Java中的BigDecimal精度運算詳解

更新時間：2023年10月09日 08:59:29 作者：靖節(jié)先生

這篇文章主要介紹了Java中的BigDecimal精度運算詳解,Java在java.math包中提供的API類BigDecimal,用來對超過16位有效位的數進行精確的運算,雙精度浮點型變量double可以處理16位有效數,但在實際應用中,可能需要對更大或者更小的數進行運算和處理,需要的朋友可以參考下

1. BigDecimal概述

Java在java.math包中提供的API類BigDecimal，用來對超過16位有效位的數進行精確的運算。雙精度浮點型變量double可以處理16位有效數，但在實際應用中，可能需要對更大或者更小的數進行運算和處理。

一般情況下，對于那些不需要準確計算精度的數字，我們可以直接使用Float和Double處理，但是Double.valueOf(String) 和Float.valueOf(String)會丟失精度。所以開發(fā)中，如果我們需要精確計算的結果，則必須使用BigDecimal類來操作。

BigDecimal所創(chuàng)建的是對象，故我們不能使用傳統(tǒng)的+、-、*、/等算術運算符直接對其對象進行數學運算，而必須調用其相對應的方法。方法中的參數也必須是BigDecimal的對象。構造器是類的特殊方法，專門用來創(chuàng)建對象，特別是帶有參數的對象。

注意事項，BigDecimal一般用于金額計算等精度較高的應用場景，對于金額在設計的時候盡量使用分或者更小的單位，從而可以避免精度丟失的問題，又可以避免使用BigDecimal而帶來的復雜操作問題，也避免使用BigDecimal也存在空指針等一系列異常的風險，對于除了金額其他場景也可以考慮較小的單位從而避免BigDecimal的應用。如果需要使用要注意使用BigDecimal構造函數避免參數使用浮點類型及出現異常的情況。

2. BigDecimal方法

2.1 BigDecimal常用構造函數

1.構造方法

BigDecimal(int)：創(chuàng)建一個具有參數所指定整數值的對象
BigDecimal(double)：創(chuàng)建一個具有參數所指定雙精度值的對象
BigDecimal(long)：創(chuàng)建一個具有參數所指定長整數值的對象
BigDecimal(String)：創(chuàng)建一個具有參數所指定以字符串表示的數值的對象

2.構造方法存在的問題

public class ArithmeticTest {
    /**
     * 精度丟失問題
     * double與float都存在精度丟失的問題，BigDecimal可以防止精度丟失
     *
     * @param args
     * @return void
     */
    public static void main(String[] args) {
        double x = 1;
        double y = 0.9;
        double z = x - y;
        //輸出結果：【double測試】1 - 0.9 = 0.09999999999999998
        System.out.println("【double測試】1 - 0.9 = " + z);
        float a = 1f;
        float b = 0.9f;
        float c = a - b;
        //輸出結果：【float測試】1 - 0.9 = 0.09999999999999998
        System.out.println("【float測試】1 - 0.9 = " + z);
        BigDecimal d = new BigDecimal(0.1);
        //輸出結果：【BigDecimal測試】浮點型類型參數:0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
        System.out.println("【BigDecimal測試】浮點型類型參數:" + d);
        BigDecimal e = new BigDecimal("0.1");
        //輸出結果：【BigDecimal測試】字符串類型參數:0.1
        System.out.println("【BigDecimal測試】字符串類型參數:" + e);
    }
}

原因分析：

參數類型為double的構造方法的結果有一定的不可預知性。有人可能認為在Java中寫入newBigDecimal(0.1)所創(chuàng)建的BigDecimal正好等于 0.1（非標度值 1，其標度為 1），但是它實際上等于0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。這是因為0.1無法準確地表示為 double（或者說對于該情況，不能表示為任何有限長度的二進制小數）。這樣，傳入到構造方法的值不會正好等于 0.1（雖然表面上等于該值）。
String 構造方法是完全可預知的：寫入 newBigDecimal(“0.1”) 將創(chuàng)建一個 BigDecimal，它正好等于預期的 0.1。因此，比較而言，通常建議優(yōu)先使用String構造方法。
當double必須用作BigDecimal的源時，請注意，此構造方法提供了一個準確轉換；它不提供與以下操作相同的結果：先使用Double.toString(double)方法，然后使用BigDecimal(String)構造方法，將double轉換為String。要獲取該結果，請使用static valueOf(double)方法。

2.2 BigDecimal常用方法詳解

1.常用方法

add(BigDecimal)： BigDecimal對象中的值相加，返回BigDecimal對象
subtract(BigDecimal)：BigDecimal對象中的值相減，返回BigDecimal對象
multiply(BigDecimal)：BigDecimal對象中的值相乘，返回BigDecimal對象
divide(BigDecimal)：BigDecimal對象中的值相除，返回BigDecimal對象
toString()：將BigDecimal對象中的值轉換成字符串
doubleValue()：將BigDecimal對象中的值轉換成雙精度數
floatValue()：將BigDecimal對象中的值轉換成單精度數
longValue()：將BigDecimal對象中的值轉換成長整數
intValue()：將BigDecimal對象中的值轉換成整數

2.大小比較

java中對BigDecimal比較大小一般用的是bigdemical的compareTo方法

    /**
     * BigDecimal比較大小
     * 【BigDecimal比較大小】b.compareTo(a)：1 ，a大于b
     * 【BigDecimal比較大小】a.compareTo(c)：0，a等于b
     * 【BigDecimal比較大小】a.compareTo(b)：-1，a小于b
     *
     * @return void
     */
    @Test
    public void BigDecimalCompareTest() {
        BigDecimal a = new BigDecimal("1");
        BigDecimal b = new BigDecimal("2");
        BigDecimal c = new BigDecimal("1");
        int d = a.compareTo(b);
        int e = a.compareTo(c);
        int f = b.compareTo(a);
        System.out.println("【BigDecimal比較大小】b.compareTo(a)：" + f);
        System.out.println("【BigDecimal比較大小】a.compareTo(c)：" + e);
        System.out.println("【BigDecimal比較大小】a.compareTo(b)：" + d);
    }

3. BigDecimal格式化

由于NumberFormat類的format()方法可以使用BigDecimal對象作為其參數，可以利用BigDecimal對超出16位有效數字的貨幣值，百分值，以及一般數值進行格式化控制。

以利用BigDecimal對貨幣和百分比格式化為例。首先，創(chuàng)建BigDecimal對象，進行BigDecimal的算術運算后，分別建立對貨幣和百分比格式化的引用，最后利用BigDecimal對象作為format()方法的參數，輸出其格式化的貨幣值和百分比。

    /**
     * BigDecimal格式化
     *
     * @return void
     */
    @Test
    public void BigDecimalFormatTest() {
        NumberFormat currency = NumberFormat.getCurrencyInstance(); //建立貨幣格式化引用
        NumberFormat percent = NumberFormat.getPercentInstance();  //建立百分比格式化引用
        percent.setMaximumFractionDigits(3); //百分比小數點最多3位
        BigDecimal loanAmount = new BigDecimal("15000.48"); //貸款金額
        BigDecimal interestRate = new BigDecimal("0.008"); //利率
        BigDecimal interest = loanAmount.multiply(interestRate); //相乘
        System.out.println("【BigDecimal格式化】貸款金額:\t" + currency.format(loanAmount));
        System.out.println("【BigDecimal格式化】利率:\t" + percent.format(interestRate));
        System.out.println("【BigDecimal格式化】利息:\t" + currency.format(interest));
    }
    /**
     * BigDecimal格式化保留2為小數，不足則補0：
     *
     * @param
     * @return void
     */
    @Test
    public void BigDecimalFormatToNumberTest() {
        System.out.println("【BigDecimal格式化】" + formatToNumber(new BigDecimal("3.435")));
        System.out.println("【BigDecimal格式化】" + formatToNumber(new BigDecimal(0)));
        System.out.println("【BigDecimal格式化】" + formatToNumber(new BigDecimal("0.00")));
        System.out.println("【BigDecimal格式化】" + formatToNumber(new BigDecimal("0.001")));
        System.out.println("【BigDecimal格式化】" + formatToNumber(new BigDecimal("0.006")));
        System.out.println("【BigDecimal格式化】" + formatToNumber(new BigDecimal("0.206")));
    }
    /**
     * 傳入的小數
     * 1.0~1之間的BigDecimal小數，格式化后失去前面的0,則前面直接加上0。
     * 2.傳入的參數等于0，則直接返回字符串"0.00"
     * 3.大于1的小數，直接格式化返回字符串
     */
    public static String formatToNumber(BigDecimal obj) {
        DecimalFormat df = new DecimalFormat("#.00");
        if (obj.compareTo(BigDecimal.ZERO) == 0) {
            return "0.00";
        } else if (obj.compareTo(BigDecimal.ZERO) > 0 && obj.compareTo(new BigDecimal(1)) < 0) {
            return "0" + df.format(obj);
        } else {
            return df.format(obj);
        }
    }

4. BigDecimal異常

除法異常 java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result

原因分析通過BigDecimal的divide方法進行除法時當不整除，出現無限循環(huán)小數時，就會拋異常：java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.

解決方法： divide方法設置精確的小數點，如：divide(xxxxx,2)

5. BigDecimal總結

在需要精確的小數計算時再使用BigDecimal，BigDecimal的性能比double和float差，在處理龐大，復雜的運算時尤為明顯。故一般精度的計算沒必要使用BigDecimal。盡量使用參數類型為String的構造函數。

BigDecimal都是不可變的（immutable）的，在進行每一次四則運算時，都會產生一個新的對象，所以在做加減乘除運算時要記得要保存操作后的值。

6. BigDecimal工具

ArithmeticUtils 用于高精確處理常用的數學運算

package com.jerry.unit.util;
import java.math.BigDecimal;
/**
 * 用于高精確處理常用的數學運算
 *
 * @author Jerry
 * @since 2022/5/13
 **/
public class ArithmeticUtils {
    //默認除法運算精度
    private static final int DEF_DIV_SCALE = 10;
    /**
     * 提供精確的加法運算
     *
     * @param v1 被加數
     * @param v2 加數
     * @return 兩個參數的和
     */
    public static double add(double v1, double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.add(b2).doubleValue();
    }
    /**
     * 提供精確的加法運算
     *
     * @param v1 被加數
     * @param v2 加數
     * @return 兩個參數的和
     */
    public static BigDecimal add(String v1, String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.add(b2);
    }
    /**
     * 提供精確的加法運算
     *
     * @param v1    被加數
     * @param v2    加數
     * @param scale 保留scale 位小數
     * @return 兩個參數的和
     */
    public static String add(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.add(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }
    /**
     * 提供精確的減法運算
     *
     * @param v1 被減數
     * @param v2 減數
     * @return 兩個參數的差
     */
    public static double sub(double v1, double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.subtract(b2).doubleValue();
    }
    /**
     * 提供精確的減法運算。
     *
     * @param v1 被減數
     * @param v2 減數
     * @return 兩個參數的差
     */
    public static BigDecimal sub(String v1, String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.subtract(b2);
    }
    /**
     * 提供精確的減法運算
     *
     * @param v1    被減數
     * @param v2    減數
     * @param scale 保留scale 位小數
     * @return 兩個參數的差
     */
    public static String sub(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.subtract(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }
    /**
     * 提供精確的乘法運算
     *
     * @param v1 被乘數
     * @param v2 乘數
     * @return 兩個參數的積
     */
    public static double mul(double v1, double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.multiply(b2).doubleValue();
    }
    /**
     * 提供精確的乘法運算
     *
     * @param v1 被乘數
     * @param v2 乘數
     * @return 兩個參數的積
     */
    public static BigDecimal mul(String v1, String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.multiply(b2);
    }
    /**
     * 提供精確的乘法運算
     *
     * @param v1    被乘數
     * @param v2    乘數
     * @param scale 保留scale 位小數
     * @return 兩個參數的積
     */
    public static double mul(double v1, double v2, int scale) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return round(b1.multiply(b2).doubleValue(), scale);
    }
    /**
     * 提供精確的乘法運算
     *
     * @param v1    被乘數
     * @param v2    乘數
     * @param scale 保留scale 位小數
     * @return 兩個參數的積
     */
    public static String mul(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.multiply(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }
    /**
     * 提供（相對）精確的除法運算，當發(fā)生除不盡的情況時，精確到
     * 小數點以后10位，以后的數字四舍五入
     *
     * @param v1 被除數
     * @param v2 除數
     * @return 兩個參數的商
     */
    public static double div(double v1, double v2) {
        return div(v1, v2, DEF_DIV_SCALE);
    }
    /**
     * 提供（相對）精確的除法運算。當發(fā)生除不盡的情況時，由scale參數指
     * 定精度，以后的數字四舍五入
     *
     * @param v1    被除數
     * @param v2    除數
     * @param scale 表示表示需要精確到小數點以后幾位。
     * @return 兩個參數的商
     */
    public static double div(double v1, double v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
    }
    /**
     * 提供（相對）精確的除法運算。當發(fā)生除不盡的情況時，由scale參數指
     * 定精度，以后的數字四舍五入
     *
     * @param v1    被除數
     * @param v2    除數
     * @param scale 表示需要精確到小數點以后幾位
     * @return 兩個參數的商
     */
    public static String div(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v1);
        return b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }
    /**
     * 提供精確的小數位四舍五入處理
     *
     * @param v     需要四舍五入的數字
     * @param scale 小數點后保留幾位
     * @return 四舍五入后的結果
     */
    public static double round(double v, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b = new BigDecimal(Double.toString(v));
        return b.setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
    }
    /**
     * 提供精確的小數位四舍五入處理
     *
     * @param v     需要四舍五入的數字
     * @param scale 小數點后保留幾位
     * @return 四舍五入后的結果
     */
    public static String round(String v, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b = new BigDecimal(v);
        return b.setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }
    /**
     * 取余數
     *
     * @param v1    被除數
     * @param v2    除數
     * @param scale 小數點后保留幾位
     * @return 余數
     */
    public static String remainder(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.remainder(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }
    /**
     * 取余數  BigDecimal
     *
     * @param v1    被除數
     * @param v2    除數
     * @param scale 小數點后保留幾位
     * @return 余數
     */
    public static BigDecimal remainder(BigDecimal v1, BigDecimal v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        return v1.remainder(v2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
    }
    /**
     * 比較大小
     *
     * @param v1 被比較數
     * @param v2 比較數
     * @return 如果v1 大于v2 則 返回true 否則false
     */
    public static boolean compare(String v1, String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        int bj = b1.compareTo(b2);
        boolean res;
        res = bj > 0;
        return res;
    }
}

到此這篇關于Java中的BigDecimal精度運算詳解的文章就介紹到這了,更多相關BigDecimal精度運算詳解內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

您可能感興趣的文章:

Java使用Iterator迭代器遍歷集合數據的方法小結
這篇文章主要介紹了Java使用Iterator迭代器遍歷集合數據的方法,結合實例形式分析了java迭代器進行集合數據遍歷的常見操作技巧,需要的朋友可以參考下
2019-11-11
springboot + elasticsearch 實現聚合查詢的詳細代碼
文章介紹了如何在Spring Boot 2.2.6中使用Elasticsearch進行聚合查詢,重點在于通過API創(chuàng)建索引和映射,而不是使用Spring Data Elasticsearch的自動創(chuàng)建功能,文章還提到在創(chuàng)建映射時,Elasticsearch會自動為keyword類型添加keyword屬性,感興趣的朋友一起看看吧
2025-02-02
解決mac最新版intellij idea崩潰閃退crash的問題
這篇文章主要介紹了解決mac最新版intellij idea崩潰閃退crash的問題,本文給大家介紹的非常詳細，對大家的學習或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下
2020-09-09
Spring MVC項目中l(wèi)og4J和AOP使用詳解
項目日志記錄是項目開發(fā)、運營必不可少的內容，有了它可以對系統(tǒng)有整體的把控，出現任何問題都有蹤跡可尋。下面這篇文章主要給大家介紹了關于Spring MVC項目中l(wèi)og4J和AOP使用的相關資料，需要的朋友可以參考下。
2017-12-12
深入解析Java的設計模式編程中單例模式的使用
這篇文章主要介紹了深入解析Java的設計模式編程中單例模式的使用,一般來說將單例模式分為餓漢式單例和懶漢式單例,需要的朋友可以參考下
2016-02-02
Java實現心跳機制的方法
這篇文章主要介紹了Java實現心跳機制的方法，文中講解非常細致，幫助大家更好的理解和學習，感興趣的朋友可以了解下
2020-07-07
Java運行時jar終端輸出的中文日志亂碼兩種解決方式
jar包啟動,今天java開發(fā)過來找,說jar包啟動日志是亂碼,這篇文章主要給大家介紹了關于Java運行時jar終端輸出的中文日志亂碼的兩種解決方式,文中通過圖文介紹的非常詳細,需要的朋友可以參考下
2024-01-01
Java實現生產者消費者問題與讀者寫者問題詳解
這篇文章主要介紹了Java實現生產者消費者問題與讀者寫者問題詳解，小編覺得挺不錯的，這里分享給大家，供需要的親朋好友參考。
2017-11-11
Spring Boot和Vue跨域請求問題原理解析
這篇文章主要介紹了Spring Boot和Vue跨域請求問題原理解析,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下
2019-12-12
解決java 分割字符串成數組時,小圓點不能直接進行分割的問題
這篇文章主要介紹了解決java 分割字符串成數組時,小圓點不能直接進行分割的問題，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧
2020-12-12