BigDecimal

引言

在进行精确计算时，Java的基本浮点类型（如float和double）无法避免精度损失，这对于财务、科学等需要高精度计算的应用是不可接受的。BigDecimal类提供了精确的浮点数计算功能，能够处理这类问题。

精度丢失

浮点数进行计算会产生丢失精度的现象，这种舍入误差的主要原因是浮点数值采用二进制系统表示，而在二进制系统中无法精确地表示分数 1/10，从而导致计算误差。

示例

System.out.println(2.0 - 1.9);

以上程序运行，控制台打印结果为0.10000000000000009，而不是0.1。

为解决以上问题，Java专门提供了一个类BigDecimal，用于需要高精度计算的场景。

BigDecimal

常用构造方法

• BigDecimal(int val)
• BigDecimal(long val)
• BigDecimal(String val)

BigDecimal bd1 = new BigDecimal(1);
BigDecimal bd3 = new BigDecimal(3L);
BigDecimal bd4 = new BigDecimal("4.5");

不推荐使用double类型进行构造，因为浮点数无法准确的表示一个数，如1/10，前面已经说过，如

BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal(0.1);
System.out.println(bigDecimal);

输出结果为0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625

如果需要使用浮点数构造BigDecimal，则需要使用另一个构造方法

• BigDecimal valueOf(double val)

BigDecimal bd5 = BigDecimal.valueOf(0.1);
System.out.println(bd5);

比较大小

对于BigDecimal对象，一般使用compareTo方法比较两个数的大小

BigDecimal bd1 = new BigDecimal("1");
BigDecimal bd2 = new BigDecimal("2");
BigDecimal bd3 = new BigDecimal("2.0");

System.out.println(bd1.compareTo(bd2));     // -1：小于
System.out.println(bd2.compareTo(bd1));     // 1 ：大于
System.out.println(bd2.compareTo(bd3));     // 0 ：等于

常用计算

BigDecimal bd1 = new BigDecimal("4.000");
BigDecimal bd2 = new BigDecimal("3");
// +
BigDecimal addRes = bd1.add(bd2);
// -
BigDecimal subRes = bd1.subtract(bd2);
// ×
BigDecimal mulRes = bd1.multiply(bd2);
// ÷
BigDecimal divRes = bd1.divide(bd2, RoundingMode.HALF_DOWN);

System.out.println(addRes);     // 7.000
System.out.println(subRes);     // 1.000
System.out.println(mulRes);     // 12.000
System.out.println(divRes);     // 1.333

注意除法较为特殊，需要指定另外一个参数“舍入规则”，如向正无穷大靠近、向负无穷大靠近、四舍五入，否则遇到无限循环小数时会抛出异常

其他加减乘方法可指定可不指定舍入规则

throw new ArithmeticException("Non-terminating decimal expansion; " +
                                              "no exact representable decimal result.");

转换结果

BigDecimal对象可以转换为字符串、整形、浮点型，如

BigDecimal bd = new BigDecimal("0.1");
int i = bd.intValue();
long l = bd.longValue();
double v = bd.doubleValue();
String s = bd.toString();

System.out.println(i);      // 0
System.out.println(l);      // 0
System.out.println(v);      // 0.1
System.out.println(s);      // 0.1

注意：浮点型转换为整形时会出现精度损失！

格式化

可使用类 DecimalFormat 对 BigDecimal 对象进行格式化以及设置舍入规则

占位符 0 与占位符 #

DecimalFormat df1 = new DecimalFormat("00.00");
DecimalFormat df2 = new DecimalFormat("#.00");
DecimalFormat df3 = new DecimalFormat("##.##");

BigDecimal bd = new BigDecimal("0.3");
System.out.println(df1.format(bd));		// 00.30
System.out.println(df2.format(bd));		// .30
System.out.println(df3.format(bd));		// 0.3

从以上可以看出，占位符0有多少个，最后的结果就有多少位，而#则只保留有效数字

实际应用示例

金钱格式化：小数点左边3为分隔，只保留有效数字，但最少为一位，右边则是保留两位数字

DecimalFormat df4 = new DecimalFormat(",##0.00");
df4.setRoundingMode(RoundingMode.UP);
BigDecimal bd2 = new BigDecimal("1233.230");
BigDecimal bd3 = new BigDecimal("13.232");
BigDecimal bd4 = new BigDecimal("0.232");
System.out.println(df4.format(bd2));        // 1,233.23
System.out.println(df4.format(bd3));        // 13.23
System.out.println(df4.format(bd4));        // 0.23

其他

• 性能考虑：虽然 BigDecimal 提供了高精度，但其运算速度慢于原始类型。在不需要极高精度的场景下，考虑性能和需求之间的平衡。
• 内存使用：BigDecimal 由于其复杂性，相比原始类型会占用更多内存。适当时进行优化，例如在进行大量计算时复用对象。

总结

BigDecimal是处理需要高度精确数值的理想选择。通过其各种方法，可以进行精确的数学运算，避免了常规浮点类型的局限。虽然BigDecimal的操作相比原生类型更为复杂和耗时，但在精确度至关重要的情况下，这种性能的牺牲是合理的。使用时需要特别注意其与BigInteger的不同，以及如何选择合适的数学运算方法来满足具体需求。