Java中的BigDecimal類你了解多少？

2020 年 3 月 10 日
筆記

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來源：https://urlify.cn/naiEva

前言

我們都知道浮點型變數在進行計算的時候會出現丟失精度的問題。如下一段程式碼：

System.out.println(0.05 + 0.01);  System.out.println(1.0 - 0.42);  System.out.println(4.015 * 100);  System.out.println(123.3 / 100);    輸出：  0.060000000000000005  0.5800000000000001  401.49999999999994  1.2329999999999999

可以看到在Java中進行浮點數運算的時候，會出現丟失精度的問題。那麼我們如果在進行商品價格計算的時候，就會出現問題。很有可能造成我們手中有0.06元，卻無法購買一個0.05元和一個0.01元的商品。因為如上所示，他們兩個的總和為0.060000000000000005。這無疑是一個很嚴重的問題，尤其是當電商網站的並發量上去的時候，出現的問題將是巨大的。可能會導致無法下單，或者對賬出現問題。所以接下來我們就可以使用Java中的BigDecimal類來解決這類問題。

普及一下：

Java中float的精度為6-7位有效數字。double的精度為15-16位。

API

構造器：

構造器                   描述  BigDecimal(int)       創建一個具有參數所指定整數值的對象。  BigDecimal(double)    創建一個具有參數所指定雙精度值的對象。  BigDecimal(long)      創建一個具有參數所指定長整數值的對象。  BigDecimal(String)    創建一個具有參數所指定以字元串表示的數值的對象。

函數：

方法                    描述  add(BigDecimal)       BigDecimal對象中的值相加，然後返回這個對象。  subtract(BigDecimal)  BigDecimal對象中的值相減，然後返回這個對象。  multiply(BigDecimal)  BigDecimal對象中的值相乘，然後返回這個對象。  divide(BigDecimal)    BigDecimal對象中的值相除，然後返回這個對象。  toString()            將BigDecimal對象的數值轉換成字元串。  doubleValue()         將BigDecimal對象中的值以雙精度數返回。  floatValue()          將BigDecimal對象中的值以單精度數返回。  longValue()           將BigDecimal對象中的值以長整數返回。  intValue()            將BigDecimal對象中的值以整數返回。

由於一般的數值類型，例如double不能準確的表示16位以上的數字。

BigDecimal精度也丟失

我們在使用BigDecimal時，使用它的BigDecimal(String)構造器創建對象才有意義。其他的如BigDecimal b = new BigDecimal(1)這種，還是會發生精度丟失的問題。如下程式碼：

BigDecimal a = new BigDecimal(1.01);  BigDecimal b = new BigDecimal(1.02);  BigDecimal c = new BigDecimal("1.01");  BigDecimal d = new BigDecimal("1.02");  System.out.println(a.add(b));  System.out.println(c.add(d));    輸出：  2.0300000000000000266453525910037569701671600341796875  2.03

可見論丟失精度BigDecimal顯的更為過分。但是使用Bigdecimal的BigDecimal(String)構造器的變數在進行運算的時候卻沒有出現這種問題。究其原因電腦組成原理裡面都有，它們的編碼決定了這樣的結果。long可以準確存儲19位數字，而double只能準備存儲16位數字。double由於有exp位，可以存16位以上的數字，但是需要以低位的不精確作為代價。如果需要高於19位數字的精確存儲，則必須用BigInteger來保存，當然會犧牲一些性能。所以我們一般使用BigDecimal來解決商業運算上丟失精度的問題的時候，聲明BigDecimal對象的時候一定要使用它構造參數為String的類型的構造器。

同時這個原則Effective Java和MySQL 必知必會中也都有提及。float和double只能用來做科學計算和工程計算。商業運算中我們要使用BigDecimal。

而且我們從源碼的注釋中官方也給出了說明，如下是BigDecimal類的double類型參數的構造器上的一部分注釋說明：

* The results of this constructor can be somewhat unpredictable.       * One might assume that writing {@codenew BigDecimal(0.1)} in       * Java creates a {@code BigDecimal} which is exactly equal to       * 0.1 (an unscaled value of 1, with a scale of 1), but it is       * actually equal to       * 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625.       * This is because 0.1 cannot be represented exactly as a       * {@codedouble} (or, for that matter, as a binary fraction of       * any finite length).  Thus, the value that is being passed       * <i>in</i> to the constructor is not exactly equal to 0.1,       * appearances notwithstanding.         ……          * When a {@codedouble} must be used as a source for a       * {@code BigDecimal}, note that this constructor provides an       * exact conversion; it does not give the same result as       * converting the {@codedouble} to a {@code String} using the       * {@link Double#toString(double)} method and then using the       * {@link #BigDecimal(String)} constructor.  To get that result,       * use the {@codestatic} {@link #valueOf(double)} method.       * </ol>  public BigDecimal(double val) {      this(val,MathContext.UNLIMITED);  }

第一段也說的很清楚它只能計算的無限接近這個數，但是無法精確到這個數。第二段則說，如果要想準確計算這個值，那麼需要把double類型的參數轉化為String類型的。並且使用BigDecimal(String)這個構造方法進行構造。去獲取結果。

正確運用BigDecimal

另外，BigDecimal所創建的是對象，我們不能使用傳統的+、-、*、/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，由剛才我們所羅列的API也可看出。

在一般開發過程中，我們資料庫中存儲的數據都是float和double類型的。在進行拿來拿去運算的時候還需要不斷的轉化，這樣十分的不方便。這裡我寫了一個工具類：

/**   * @author: Ji YongGuang.   * @date: 19:50 2017/12/14.   */  publicclass BigDecimalUtil {        private BigDecimalUtil() {        }        public static BigDecimal add(double v1, double v2) {// v1 + v2          BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));          BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));          return b1.add(b2);      }        public static BigDecimal sub(double v1, double v2) {          BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));          BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));          return b1.subtract(b2);      }        public static BigDecimal mul(double v1, double v2) {          BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));          BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));          return b1.multiply(b2);      }        public static BigDecimal div(double v1, double v2) {          BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));          BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));          // 2 = 保留小數點後兩位   ROUND_HALF_UP = 四捨五入          return b1.divide(b2, 2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);// 應對除不盡的情況      }  }

該工具類提供了double類型的基本的加減乘除運算。直接調用即可。

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