Java的BigDecimal

布满荆棘的人生 2022-12-20 06:11 108阅读 0赞

## 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 ##

**常用构造函数**

BigDecimal(int)

创建一个具有参数所指定整数值的对象

BigDecimal(double)

创建一个具有参数所指定双精度值的对象

BigDecimal(long)

创建一个具有参数所指定长整数的对象

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

**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：

1）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）。

2）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。

3）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 ##

**常用方法**

add(BigDecimal)

BigDecimal对象中的值相加，返回BigDecimal对象

subtract(BigDecimal)

BigDecimal对象中的值相减，返回BigDecimal对象

multiply(BigDecimal)

BigDecimal对象中的值相乘，返回BigDecimal对象

divide(BigDecimal)

BigDecimal对象中的值相除，返回BigDecimal对象

toString()

将BigDecimal对象中的值转换成字符串

doubleValue()

将BigDecimal对象中的值转换成双精度数

floatValue()

将BigDecimal对象中的值转换成单精度数

longValue()

将BigDecimal对象中的值转换成长整数

intValue()

将BigDecimal对象中的值转换成整数

**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；

## 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: ￥120.00

**BigDecimal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

## BigDecimal常见异常 ##

**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)

## BigDecimal总结 ##

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。

尽量使用参数类型为String的构造函数。

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

**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;
        }
    }