Java 之 BigDecimal 详解
一、BigDecimal 概述
Java在 java.math 包中提供的 API 类BigDecimal，用来对超过 16 位有效位的数进行精确的运算。双精度浮点型变量 double 可以处理 16 位有效数，但在实际应用中，可能需要对更大或者更小的数进行运算和处理。一般情况下，对于那些不需要准确计算精度的数字，我们可以直接使用 Float 和Double处理，但是 Double.valueOf(String) 和Float.valueOf(String)会丢失精度。所以开发中，如果我们需要精确计算的结果，则必须使用 BigDecimal 类来操作。
BigDecimal所创建的是对象，故我们不能使用传统的 +、-、*、/ 等算术运算符直接对其对象进行数学运算，而必须调用其相对应的方法。方法中的参数也必须是 BigDecimal 的对象。构造器是类的特殊方法，专门用来创建对象，特别是带有参数的对象。
二、BigDecimal 常用构造函数
2.1、常用构造函数
- 1.BigDecimal(int)
创建一个具有参数所指定整数值的对象
- 2.BigDecimal(double)
创建一个具有参数所指定双精度值的对象
- 3.BigDecimal(long)
创建一个具有参数所指定长整数值的对象
- 4.BigDecimal(String)
创建一个具有参数所指定以字符串表示的数值的对象
2.2、使用问题分析
使用示例:
BigDecimal a =new BigDecimal(0.1);
System.out.println("a values is:"+a);
System.out.println("=====================");
BigDecimal b =new BigDecimal("0.1");
System.out.println("b values is:"+b);结果示例:
a values is:0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
=====================
b values is:0.1原因分析:
- 参数类型为 double 的构造方法的结果有一定的不可预知性。有人可能认为在 Java 中写入
newBigDecimal(0.1)所创建的BigDecimal正好等于 0.1（非标度值 1，其标度为 1），但是它实际上等于 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。这是因为 0.1 无法准确地表示为double（或者说对于该情况，不能表示为任何有限长度的二进制小数）。这样，传入到构造方法的值不会正好等于 0.1（虽然表面上等于该值）。 - String 构造方法是完全可预知的：写入
newBigDecimal(“0.1”)将创建一个BigDecimal，它正好等于预期的0.1。因此，比较而言，通常建议优先使用String构造方法。 - 当
double必须用作BigDecimal的源时，请注意，此构造方法提供了一个准确转换；它不提供与以下操作相同的结果：先使用Double.toString(double)方法，然后使用BigDecimal(String)构造方法，将double转换为String。要获取该结果，请使用static valueOf(double)方法。
三、BigDecimal 常用方法详解
3.1、常用方法
- 1.add(BigDecimal)
BigDecimal 对象中的值相加，返回 BigDecimal 对象
- 2.subtract(BigDecimal)
BigDecimal 对象中的值相减，返回 BigDecimal 对象
- 3.multiply(BigDecimal)
BigDecimal 对象中的值相乘，返回 BigDecimal 对象
- 4.divide(BigDecimal)
BigDecimal 对象中的值相除，返回 BigDecimal 对象
- 5.toString()
将 BigDecimal 对象中的值转换成字符串
- 6.doubleValue()
将 BigDecimal 对象中的值转换成双精度数
- 7.floatValue()
将 BigDecimal 对象中的值转换成单精度数
- 8.longValue()
将 BigDecimal 对象中的值转换成长整数
- 9.intValue()
将 BigDecimal 对象中的值转换成整数
3.2、BigDecimal 大小比较
java中对 BigDecimal 比较大小一般用的是 bigdemical 的compareTo方法
int a = bigdemical.compareTo(bigdemical2)返回结果分析:
a = -1, 表示 bigdemical 小于 bigdemical2；a = 0, 表示 bigdemical 等于 bigdemical2；a = 1, 表示 bigdemical 大于 bigdemical2；举例：a 大于等于 b
new bigdemica(a).compareTo(new bigdemical(b)) >= 0四、BigDecimal 格式化
由于 NumberFormat 类的 format() 方法可以使用 BigDecimal 对象作为其参数，可以利用 BigDecimal 对超出 16 位有效数字的货币值，百分值，以及一般数值进行格式化控制。
以利用 BigDecimal 对货币和百分比格式化为例。首先，创建 BigDecimal 对象，进行 BigDecimal 的算术运算后，分别建立对货币和百分比格式化的引用，最后利用 BigDecimal 对象作为 format() 方法的参数，输出其格式化的货币值和百分比。
NumberFormat currency = NumberFormat.getCurrencyInstance(); // 建立货币格式化引用
NumberFormat percent = NumberFormat.getPercentInstance(); // 建立百分比格式化引用
percent.setMaximumFractionDigits(3); // 百分比小数点最多 3 位
BigDecimal loanAmount = new BigDecimal("15000.48"); // 贷款金额
BigDecimal interestRate = new BigDecimal("0.008"); // 利率
BigDecimal interest = loanAmount.multiply(interestRate); // 相乘
System.out.println("贷款金额:\t" + currency.format(loanAmount));
System.out.println("利率:\t" + percent.format(interestRate));
System.out.println("利息:\t" + currency.format(interest)); 结果:
贷款金额: ￥15,000.48 利率: 0.8% 利息: ￥120.00BigDecimal 格式化保留 2 为小数，不足则补 0：
public class NumberFormat {public static void main(String[] s){System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("3.435")));
System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal(0)));
System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.00")));
System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.001")));
System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.006")));
System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.206")));
}
/**
* @desc 1.0~1 之间的 BigDecimal 小数，格式化后失去前面的 0, 则前面直接加上 0。* 2. 传入的参数等于 0，则直接返回字符串 "0.00"
* 3. 大于 1 的小数，直接格式化返回字符串
* @param obj 传入的小数
* @return
*/
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).toString();}else {return df.format(obj).toString();}
}
}结果为:
3.44
0.00
0.00
0.00
0.01
0.21五、BigDecimal 常见异常
5.1、除法的时候出现异常
java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result原因分析:
通过 BigDecimal 的divide方法进行除法时当不整除，出现无限循环小数时，就会抛异常：java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.
解决方法:
`divide` 方法设置精确的小数点，如:`divide(xxxxx,2)`六、BigDecimal 总结
6.1、总结
- 1. 在需要精确的小数计算时再使用
BigDecimal，BigDecimal的性能比double和float差，在处理庞大，复杂的运算时尤为明显。故一般精度的计算没必要使用BigDecimal。 - 2. 尽量使用参数类型为 String 的构造函数。
- 3.
BigDecimal都是不可变的（immutable）的，在进行每一次四则运算时，都会产生一个新的对象，所以在做加减乘除运算时要记得要保存操作后的值。
6.2、工具类推荐
package com.vivo.ars.util;
import java.math.BigDecimal;
/**
* 用于高精确处理常用的数学运算
*/
public class ArithmeticUtils {
// 默认除法运算精度
private static final int DEF_DIV_SCALE = 10;
/**
* 提供精确的加法运算
*
* @param v1 被加数
* @param v2 加数
* @return 两个参数的和
*/
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();}
/**
* 提供精确的加法运算
*
* @param v1 被加数
* @param v2 加数
* @return 两个参数的和
*/
public static BigDecimal add(String v1, String v2) {BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
return b1.add(b2);
}
/**
* 提供精确的加法运算
*
* @param v1 被加数
* @param v2 加数
* @param scale 保留 scale 位小数
* @return 两个参数的和
*/
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();}
/**
* 提供精确的减法运算
*
* @param v1 被减数
* @param v2 减数
* @return 两个参数的差
*/
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();}
/**
* 提供精确的减法运算。*
* @param v1 被减数
* @param v2 减数
* @return 两个参数的差
*/
public static BigDecimal sub(String v1, String v2) {BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
return b1.subtract(b2);
}
/**
* 提供精确的减法运算
*
* @param v1 被减数
* @param v2 减数
* @param scale 保留 scale 位小数
* @return 两个参数的差
*/
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();}
/**
* 提供精确的乘法运算
*
* @param v1 被乘数
* @param v2 乘数
* @return 两个参数的积
*/
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();}
/**
* 提供精确的乘法运算
*
* @param v1 被乘数
* @param v2 乘数
* @return 两个参数的积
*/
public static BigDecimal mul(String v1, String v2) {BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
return b1.multiply(b2);
}
/**
* 提供精确的乘法运算
*
* @param v1 被乘数
* @param v2 乘数
* @param scale 保留 scale 位小数
* @return 两个参数的积
*/
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);
}
/**
* 提供精确的乘法运算
*
* @param v1 被乘数
* @param v2 乘数
* @param scale 保留 scale 位小数
* @return 两个参数的积
*/
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（相对）精确的除法运算，当发生除不尽的情况时，精确到
* 小数点以后 10 位，以后的数字四舍五入
*
* @param v1 被除数
* @param v2 除数
* @return 两个参数的商
*/
public static double div(double v1, double v2) {return div(v1, v2, DEF_DIV_SCALE);
}
/**
* 提供（相对）精确的除法运算。当发生除不尽的情况时，由 scale 参数指
* 定精度，以后的数字四舍五入
*
* @param v1 被除数
* @param v2 除数
* @param scale 表示表示需要精确到小数点以后几位。* @return 两个参数的商
*/
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（相对）精确的除法运算。当发生除不尽的情况时，由 scale 参数指
* 定精度，以后的数字四舍五入
*
* @param v1 被除数
* @param v2 除数
* @param scale 表示需要精确到小数点以后几位
* @return 两个参数的商
*/
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();}
/**
* 提供精确的小数位四舍五入处理
*
* @param v 需要四舍五入的数字
* @param scale 小数点后保留几位
* @return 四舍五入后的结果
*/
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();}
/**
* 提供精确的小数位四舍五入处理
*
* @param v 需要四舍五入的数字
* @param scale 小数点后保留几位
* @return 四舍五入后的结果
*/
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();}
/**
* 取余数
*
* @param v1 被除数
* @param v2 除数
* @param scale 小数点后保留几位
* @return 余数
*/
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();}
/**
* 取余数 BigDecimal
*
* @param v1 被除数
* @param v2 除数
* @param scale 小数点后保留几位
* @return 余数
*/
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);
}
/**
* 比较大小
*
* @param v1 被比较数
* @param v2 比较数
* @return 如果 v1 大于 v2 则 返回 true 否则 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;
if (bj > 0)
res = true;
else
res = false;
return res;
}
}