使用BigDecimal进行精确运算

首先我们先来看如下代码示例：

public class Test_1 {public static void main(String[] args) {System.out.println(0.06+0.01);
        System.out.println(1.0-0.42);
        System.out.println(4.015*100);
        System.out.println(303.1/1000);
    }
    
}

运行结果如下。

​ 0.06999999999999999

​ 0.5800000000000001

​ 401.49999999999994

​ 0.30310000000000004

你认为你看错了，但结果却是是这样的。问题在哪里呢？原因在于我们的计算机是二进制的。浮点数没有办法是用二进制进行精确表示。我们的 CPU 表示浮点数由两个部分组成：指数和尾数，这样的表示方法一般都会失去一定的精确度，有些浮点数运算也会产生一定的误差。如：2.4 的二进制表示并非就是精确的 2.4。反而最为接近的二进制表示是 2.3999999999999999。浮点数的值实际上是由一个特定的数学公式计算得到的。

​ 其实 java 的 float 只能用来进行科学计算或工程计算，在大多数的商业计算中，一般采用 java.math.BigDecimal 类来进行精确计算。

​ 在使用 BigDecimal 类来进行计算的时候，主要分为以下步骤：

​ 1、用 float 或者 double 变量构建 BigDecimal 对象。

​ 2、通过调用 BigDecimal 的加，减，乘，除等相应的方法进行算术运算。

​ 3、把 BigDecimal 对象转换成 float，double，int 等类型。

​ 一般来说，可以使用 BigDecimal 的构造方法或者静态方法的 valueOf() 方法把基本类型的变量构建成 BigDecimal 对象。

BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(0.48));
BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(0.48);

对于常用的加，减，乘，除，BigDecimal 类提供了相应的成员方法。

public BigDecimal add(BigDecimal value);                        // 加法
public BigDecimal subtract(BigDecimal value);                   // 减法 
public BigDecimal multiply(BigDecimal value);                   // 乘法
public BigDecimal divide(BigDecimal value);                     // 除法 

进行相应的计算后，我们可能需要将 BigDecimal 对象转换成相应的基本数据类型的变量，可以使用 floatValue()，doubleValue() 等方法。

​ 下面是一个工具类，该工具类提供加，减，乘，除运算。

public class Arith {
    /**
     * 提供精确加法计算的 add 方法
     * @param value1 被加数
     * @param value2 加数
     * @return 两个参数的和
     */
    public static double add(double value1, double value2){BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.valueOf(value1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.valueOf(value2));
        return b1.add(b2).doubleValue();}
    
    /**
     * 提供精确减法运算的 sub 方法
     * @param value1 被减数
     * @param value2 减数
     * @return 两个参数的差
     */
    public static double sub(double value1, double value2){BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.valueOf(value1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.valueOf(value2));
        return b1.subtract(b2).doubleValue();}
    
    /**
     * 提供精确乘法运算的 mul 方法
     * @param value1 被乘数
     * @param value2 乘数
     * @return 两个参数的积
     */
    public static double mul(double value1, double value2){BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.valueOf(value1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.valueOf(value2));
        return b1.multiply(b2).doubleValue();}
    
    /**
     * 提供精确的除法运算方法 div
     * @param value1 被除数
     * @param value2 除数
     * @param scale 精确范围
     * @return 两个参数的商
     * @throws IllegalAccessException
     */
    public static double div(double value1, double value2, int scale) throws IllegalAccessException{
        // 如果精确范围小于 0，抛出异常信息
        if(scale<0){throw new IllegalAccessException("精确度不能小于 0");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.valueOf(value1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.valueOf(value2));
        return b1.divide(b2, scale).doubleValue();}

        /**
         * 舍余
         * @param value1 被除数
         * @param value2 除数
         * @param scale 精确范围
         * @return 两个参数的商
         * @throws IllegalAccessException
         */
        public static BigDecimal div2(double value1, double value2, int scale) throws IllegalAccessException{BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.valueOf(value1));
                BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.valueOf(value2));
                return b1.divide(b2, scale, RoundingMode.FLOOR);
        }
}