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Java基础-BigDecimal的使用

分类: 文章 • 2023-12-04 14:01:46
在实际的java项目中，不可避免地使用到各种运算，比如生成各种报表，数据的汇总等。对于这些问题，大致有2种解决途径，一种是在数据库查询时进行相关运算，直接得到所需要汇总计算后的结果；另外一种，是根据查询到的数据进行运算加工成所需的汇总数据。

当然，就实际情况而言，是推荐使用第一种的，毕竟所有的或者说大部分的运算都通过数据库进行，可以节省时间，提高效率。但是，实际情况是，在绝大多数的情况下，只通过查询来进行汇总不太现实，毕竟，有些汇总的逻辑是很复杂的，不可避免地还要对查询出来的数据进行再加工。加工的基础，当然就是最简单的java运算了，通过运算符或者是Math类提供的方法进行运算。但是，现实情况是，这些简单的运算可能不能满足绝大部分的运算需求，这时，就需要使用java中专业的数学运算类BigInteger和BigDecimal，本文简单讲述BigDecimal的使用。

1.问题引入

先来看一个问题，简单的算术运算

[java] view plain copy
  1. <span style="white-space:pre">        </span>double value1 = 0.06;  
  2.         double value2 = 0.01;  
  3.         //常规运算  
  4.         System.out.println("*******常规算术运算*********");  
  5.         //加法    +  
  6.         System.out.println(value1+"+"+value2+"="+(value1+value2));  
  7.         //减法    -  
  8.         System.out.println(value1+"-"+value2+"="+(value1-value2));  

运算结果会是什么呢？

0.06+0.01=0.07

0.06-0.01=0.05

显然不是，上述代码的运算结果为：

Java基础-BigDecimal的使用

在实际的运算中，需要对更大或者更小的数进行运算和处理时，我们不能使用传统的+、-、*、/等算术运算符直接进行数学运算，而要使用用java.math.BigDecimal。BigDecimal所创建的是对象，通过调用其相对应的方法进行数学运算。

2.相关说明和API

构造方法

BigDecimal常见构造方法
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值的对象。
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。

在上述构造方法中，最常用的是BigDecimal(String)，而不是我们先入为主的其他构造方法，在java的API 中强调了这一点：

BigDecimal

public BigDecimal(double val)
将 double 转换为 BigDecimal，后者是 double 的二进制浮点值准确的十进制表示形式。返回的BigDecimal 的标度是使 (10scale × val) 为整数的最小值。

注：

  1. 此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 new BigDecimal(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. 另一方面，String 构造方法是完全可预知的：写入 new BigDecimal("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。
参数：
val - 要转换为 BigDecimal 的 double 值。
抛出：
NumberFormatException - 如果val 为无穷大或 NaN。

常用方法

BigDecimal 的运算方式 不支持 + - * / 这类的运算 它有自己的运算方法
BigDecimal add(BigDecimal augend) 加法运算
BigDecimal subtract(BigDecimal subtrahend) 减法运算
BigDecimal multiply(BigDecimal multiplicand) 乘法运算
BigDecimal divide(BigDecimal divisor) 除法运算

add

public BigDecimal add(BigDecimal augend)
返回一个 BigDecimal，其值为 (this + augend)，其标度为 max(this.scale(), augend.scale())。
参数：
augend - 将添加到此 BigDecimal 中的值。
返回：
this + augend

subtract

public BigDecimal subtract(BigDecimal subtrahend)
返回一个 BigDecimal，其值为 (this - subtrahend)，其标度为 max(this.scale(), subtrahend.scale())。
参数：
subtrahend - 从此 BigDecimal 减去的值。
返回：
this - subtrahend

multiply

public BigDecimal multiply(BigDecimal multiplicand)
返回一个 BigDecimal，其值为 (this × multiplicand)，其标度为 (this.scale() + multiplicand.scale())。
参数：
multiplicand - 乘以此 BigDecimal 的值。
返回：
this * multiplicand

divide

public BigDecimal divide(BigDecimal divisor,
                         int scale,
                         int roundingMode)
返回一个 BigDecimal，其值为 (this / divisor)，其标度为指定标度。如果必须执行舍入，以生成具有指定标度的结果，则应用指定的舍入模式。

相对于此遗留方法，应优先使用新的 divide(BigDecimal, int, RoundingMode) 方法。

参数：
divisor - 此 BigDecimal 要除以的值。
scale - 要返回的 BigDecimal 商的标度。
roundingMode - 要应用的舍入模式。
返回：
this / divisor
抛出：
ArithmeticException - 如果divisor 为零，则 roundingMode==ROUND_UNNECESSARY 和指定的标度不足以准确地表示相除的结果。
IllegalArgumentException - 如果roundingMode 不表示一个有效的舍入模式。
另请参见：
ROUND_UP, ROUND_DOWN, ROUND_CEILING,ROUND_FLOOR, ROUND_HALF_UP, ROUND_HALF_DOWN,ROUND_HALF_EVEN, ROUND_UNNECESSARY

3.示例代码

下面的代码比较了常规的算术运算和专业的数学运算之间的差别，还有四舍五入的差别

具体代码示例TestBigDecimal.java


[java] view plain copy
  1. package com.company.test;  
  2.   
  3. import java.math.BigDecimal;  
  4.   
  5. public class TestBigDecimal {  
  6.   
  7.     public static void main(String[] args) {  
  8.         // TODO Auto-generated method stub  
  9.         double value1 = 0.06;  
  10.         double value2 = 0.01;  
  11.         //常规运算  
  12.         System.out.println("*******常规算术运算*********");  
  13.         //加法    +  
  14.         System.out.println(value1+"+"+value2+"="+(value1+value2));  
  15.         //减法    -  
  16.         System.out.println(value1+"-"+value2+"="+(value1-value2));  
  17.         //乘法    *  
  18.         System.out.println(value1+"*"+value2+"="+(value1*value2));  
  19.         //除法    /  
  20.         System.out.println(value1+"/"+value2+"="+(value1/value2));  
  21.         //java专业运算  
  22.         System.out.println("*******专业运算*********");  
  23.         //加法    public BigDecimal add(BigDecimal augend)  
  24.         System.out.println(value1+"+"+value2+"="+add(value1,value2));  
  25.         //加法    可变参数  
  26.         System.out.println(value1+"+"+value2+"+"+value1+"+"+value2+"="+addMore(value1,value2,value1,value2));  
  27.         //减法    public BigDecimal subtract(BigDecimal subtrahend)  
  28.         System.out.println(value1+"-"+value2+"="+sub(value1,value2));  
  29.         //乘法    public BigDecimal multiply(BigDecimal multiplicand)  
  30.         System.out.println(value1+"*"+value2+"="+mul(value1,value2));  
  31.         //除法    public BigDecimal divide(BigDecimal divisor,int scale,int roundingMode)  
  32.         System.out.println(value1+"/"+value2+"="+div(value1,value2,2));  
  33.         //常规运算  
  34.         System.out.println("*******常规运算（四舍五入）*********");  
  35.         //四舍五入  public static long round(double a)  
  36.         System.out.println(value1+"四舍五入之后是："+Math.round(value1));  
  37.         System.out.println(value2+"四舍五入之后是："+Math.round(value2));  
  38.         value1 = 2.287461;  
  39.         //java专业运算  
  40.         System.out.println("*******专业运算（四舍五入）*********");  
  41.         //保留5位小数  
  42.         System.out.println(value1+"保留5位小数四舍五入之后是："+round(value1,5));  
  43.         //保留4位小数  
  44.         System.out.println(value1+"保留4位小数四舍五入之后是："+round(value1,4));  
  45.         //保留3位小数  
  46.         System.out.println(value1+"保留3位小数四舍五入之后是："+round(value1,3));  
  47.         //保留2位小数  
  48.         System.out.println(value1+"保留2位小数四舍五入之后是："+round(value1,2));  
  49.     }  
  50.     //四舍五入  
  51.     public static double round(double value1, int scale) {  
  52.         BigDecimal big1 = new BigDecimal(Double.toString(value1));  
  53.         BigDecimal big2 = new BigDecimal("1");  
  54.         return big1.divide(big2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();  
  55.     }  
  56.     //加法  
  57.     public static double add(double value1, double value2) {  
  58.         BigDecimal big1 = new BigDecimal(Double.toString(value1));  
  59.         BigDecimal big2 = new BigDecimal(Double.toString(value2));  
  60.         return big1.add(big2).doubleValue();  
  61.     }  
  62.     //加法(可变参数)  
  63.     public static double addMore(double... args) {  
  64.         double sum = 0;  
  65.         for(double d:args){  
  66.             sum=add(sum,d);  
  67.         }  
  68.         return sum;  
  69.     }  
  70.     //减法  
  71.     public static double sub(double value1, double value2) {  
  72.         BigDecimal big1 = new BigDecimal(Double.toString(value1));  
  73.         BigDecimal big2 = new BigDecimal(Double.toString(value2));  
  74.         return big1.subtract(big2).doubleValue();  
  75.     }  
  76.     //乘法  
  77.     public static double mul(double value1, double value2) {  
  78.         BigDecimal big1 = new BigDecimal(Double.toString(value1));  
  79.         BigDecimal big2 = new BigDecimal(Double.toString(value2));  
  80.         return big1.multiply(big2).doubleValue();  
  81.     }  
  82.     //除法  
  83.     public static double div(double value1, double value2, int scale) {  
  84.         BigDecimal big1 = new BigDecimal(Double.toString(value1));  
  85.         BigDecimal big2 = new BigDecimal(Double.toString(value2));  
  86.         return big1.divide(big2,scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();  
  87.     }  
  88.   
  89. }  

运算结果：

Java基础-BigDecimal的使用

4.总结

从运算结果可以看出，使用BigDecimal可以保证运算的精度，不会发生丢失精度的现象，同时，可以在保证精度的前提下，保留指定位数的小数，而Math.round是返回整数的。API中关于Math.round的说明：

round

public static long round(double a)
返回最接近参数的 long。结果将舍入为整数：加上 1/2，对结果调用 floor 并将所得结果强制转换为 long 类型。换句话说，结果等于以下表达式的值： 
(long)Math.floor(a + 0.5d)

特殊情况如下：

  • 如果参数为 NaN，那么结果为 0。
  • 如果结果为负无穷大或任何小于等于 Long.MIN_VALUE 的值，那么结果等于 Long.MIN_VALUE 的值。
  • 如果参数为正无穷大或任何大于等于 Long.MAX_VALUE 的值，那么结果等于 Long.MAX_VALUE 的值。
参数：
a - 舍入为 long 的浮点值。
返回：
舍入为最接近的 long 值的参数值。
另请参见：
Long.MAX_VALUE, Long.MIN_VALUE
本文简单讲述了BigDecimal的相关知识和使用方法，关于BigDecimal的其他方法比如setScale、signum、movePointRight等以及BigInteger的使用不再赘述，在实际的汇总运算中，需要灵活使用BigDecimal来保证运算的精度。

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