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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

  • 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

2.2、使用问题分析

使用示例：

  1. BigDecimal a =new BigDecimal(0.1);
  2. System.out.println("a values is:"+a);
  3. System.out.println("=====================");
  4. BigDecimal b =new BigDecimal("0.1");
  5. System.out.println("b values is:"+b);

结果示例：

  1. a values is:0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
  2. =====================
  3. 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

  • 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

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

  1. int a = bigdemical.compareTo(bigdemical2)

返回结果分析：

  1. a = -1,表示bigdemical小于bigdemical2；
  2. a = 0,表示bigdemical等于bigdemical2；
  3. a = 1,表示bigdemical大于bigdemical2；

举例：a大于等于b

  1. 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。

  1. NumberFormat currency = NumberFormat.getCurrencyInstance(); //建立货币格式化引用
  2. NumberFormat percent = NumberFormat.getPercentInstance();  //建立百分比格式化引用
  3. percent.setMaximumFractionDigits(3); //百分比小数点最多3位
  5. BigDecimal loanAmount = new BigDecimal("15000.48"); //贷款金额
  6. BigDecimal interestRate = new BigDecimal("0.008"); //利率
  7. BigDecimal interest = loanAmount.multiply(interestRate); //相乘
  8. System.out.println("贷款金额:\t" + currency.format(loanAmount));
  9. System.out.println("利率:\t" + percent.format(interestRate));
  10. System.out.println("利息:\t" + currency.format(interest));

结果：

  1. 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：

  1. import java.math.BigDecimal;
  2. import java.text.DecimalFormat;
  4. public class NumberFormat {
  6.     public static void main(String[] s){
  7.         System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("3.435")));
  8.         System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal(0)));
  9.         System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.00")));
  10.         System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.001")));
  11.         System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.006")));
  12.         System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.206")));
  13.     }
  14.     /**
  15.      * @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。
  16.      * 2.传入的参数等于0，则直接返回字符串"0.00"
  17.      * 3.大于1的小数，直接格式化返回字符串
  18.      * @param obj传入的小数
  19.      * @return
  20.      */
  21.     public static String formatToNumber(BigDecimal obj) {
  22.         DecimalFormat df = new DecimalFormat("#.00");
  23.         if(obj.compareTo(BigDecimal.ZERO)==0) {
  24.             return "0.00";
  25.         }else if(obj.compareTo(BigDecimal.ZERO)>0&&obj.compareTo(new BigDecimal(1))<0){
  26.             return "0"+df.format(obj).toString();
  27.         }else {
  28.             return df.format(obj).toString();
  29.         }
  30.     }
  31. }

结果为：

  1. 3.44
  2. 0.00
  3. 0.00
  4. 0.00
  5. 0.01
  6. 0.21

五、BigDecimal常见异常

5.1、除法的时候出现异常

  1. 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：

  1. 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

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。

6.2、工具类推荐

  1. import java.math.BigDecimal;
  2. /**
  3.  * 用于高精确处理常用的数学运算
  4.  */
  5. public class ArithmeticUtils {
  6.     //默认除法运算精度
  7.     private static final int DEF_DIV_SCALE = 10;
  9.     /**
  10.      * 提供精确的加法运算
  11.      *
  12.      * @param v1 被加数
  13.      * @param v2 加数
  14.      * @return 两个参数的和
  15.      */
  16.     public static double add(double v1, double v2) {
  17.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
  18.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
  19.         return b1.add(b2).doubleValue();
  20.     }
  22.     /**
  23.      * 提供精确的加法运算
  24.      *
  25.      * @param v1 被加数
  26.      * @param v2 加数
  27.      * @return 两个参数的和
  28.      */
  29.     public static BigDecimal add(String v1, String v2) {
  30.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  31.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  32.         return b1.add(b2);
  33.     }
  34.     /**
  35.      * 提供精确的加法运算
  36.      *
  37.      * @param v1    被加数
  38.      * @param v2    加数
  39.      * @param scale 保留scale 位小数
  40.      * @return 两个参数的和
  41.      */
  42.     public static String add(String v1, String v2, int scale) {
  43.         if (scale < 0) {
  44.             throw new IllegalArgumentException(
  45.                     "The scale must be a positive integer or zero");
  46.         }
  47.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  48.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  49.         return b1.add(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
  50.     }
  51.     /**
  52.      * 提供精确的减法运算
  53.      *
  54.      * @param v1 被减数
  55.      * @param v2 减数
  56.      * @return 两个参数的差
  57.      */
  58.     public static double sub(double v1, double v2) {
  59.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
  60.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
  61.         return b1.subtract(b2).doubleValue();
  62.     }
  64.     /**
  65.      * 提供精确的减法运算。
  66.      *
  67.      * @param v1 被减数
  68.      * @param v2 减数
  69.      * @return 两个参数的差
  70.      */
  71.     public static BigDecimal sub(String v1, String v2) {
  72.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  73.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  74.         return b1.subtract(b2);
  75.     }
  77.     /**
  78.      * 提供精确的减法运算
  79.      *
  80.      * @param v1    被减数
  81.      * @param v2    减数
  82.      * @param scale 保留scale 位小数
  83.      * @return 两个参数的差
  84.      */
  85.     public static String sub(String v1, String v2, int scale) {
  86.         if (scale < 0) {
  87.             throw new IllegalArgumentException(
  88.                     "The scale must be a positive integer or zero");
  89.         }
  90.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  91.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  92.         return b1.subtract(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
  93.     }
  95.     /**
  96.      * 提供精确的乘法运算
  97.      *
  98.      * @param v1 被乘数
  99.      * @param v2 乘数
  100.      * @return 两个参数的积
  101.      */
  102.     public static double mul(double v1, double v2) {
  103.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
  104.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
  105.         return b1.multiply(b2).doubleValue();
  106.     }
  107.     /**
  108.      * 提供精确的乘法运算
  109.      *
  110.      * @param v1 被乘数
  111.      * @param v2 乘数
  112.      * @return 两个参数的积
  113.      */
  114.     public static BigDecimal mul(String v1, String v2) {
  115.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  116.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  117.         return b1.multiply(b2);
  118.     }
  120.     /**
  121.      * 提供精确的乘法运算
  122.      *
  123.      * @param v1    被乘数
  124.      * @param v2    乘数
  125.      * @param scale 保留scale 位小数
  126.      * @return 两个参数的积
  127.      */
  128.     public static double mul(double v1, double v2, int scale) {
  129.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
  130.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
  131.         return round(b1.multiply(b2).doubleValue(), scale);
  132.     }
  134.     /**
  135.      * 提供精确的乘法运算
  136.      *
  137.      * @param v1    被乘数
  138.      * @param v2    乘数
  139.      * @param scale 保留scale 位小数
  140.      * @return 两个参数的积
  141.      */
  142.     public static String mul(String v1, String v2, int scale) {
  143.         if (scale < 0) {
  144.             throw new IllegalArgumentException(
  145.                     "The scale must be a positive integer or zero");
  146.         }
  147.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  148.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  149.         return b1.multiply(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
  150.     }
  151.     /**
  152.      * 提供（相对）精确的除法运算，当发生除不尽的情况时，精确到
  153.      * 小数点以后10位，以后的数字四舍五入
  154.      *
  155.      * @param v1 被除数
  156.      * @param v2 除数
  157.      * @return 两个参数的商
  158.      */
  160.     public static double div(double v1, double v2) {
  161.         return div(v1, v2, DEF_DIV_SCALE);
  162.     }
  164.     /**
  165.      * 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
  166.      * 定精度，以后的数字四舍五入
  167.      *
  168.      * @param v1    被除数
  169.      * @param v2    除数
  170.      * @param scale 表示表示需要精确到小数点以后几位。
  171.      * @return 两个参数的商
  172.      */
  173.     public static double div(double v1, double v2, int scale) {
  174.         if (scale < 0) {
  175.             throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
  176.         }
  177.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
  178.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
  179.         return b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
  180.     }
  182.     /**
  183.      * 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
  184.      * 定精度，以后的数字四舍五入
  185.      *
  186.      * @param v1    被除数
  187.      * @param v2    除数
  188.      * @param scale 表示需要精确到小数点以后几位
  189.      * @return 两个参数的商
  190.      */
  191.     public static String div(String v1, String v2, int scale) {
  192.         if (scale < 0) {
  193.             throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
  194.         }
  195.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  196.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v1);
  197.         return b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
  198.     }
  200.     /**
  201.      * 提供精确的小数位四舍五入处理
  202.      *
  203.      * @param v     需要四舍五入的数字
  204.      * @param scale 小数点后保留几位
  205.      * @return 四舍五入后的结果
  206.      */
  207.     public static double round(double v, int scale) {
  208.         if (scale < 0) {
  209.             throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
  210.         }
  211.         BigDecimal b = new BigDecimal(Double.toString(v));
  212.         return b.setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
  213.     }
  215.     /**
  216.      * 提供精确的小数位四舍五入处理
  217.      *
  218.      * @param v     需要四舍五入的数字
  219.      * @param scale 小数点后保留几位
  220.      * @return 四舍五入后的结果
  221.      */
  222.     public static String round(String v, int scale) {
  223.         if (scale < 0) {
  224.             throw new IllegalArgumentException(
  225.                     "The scale must be a positive integer or zero");
  226.         }
  227.         BigDecimal b = new BigDecimal(v);
  228.         return b.setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
  229.     }
  231.     /**
  232.      * 取余数
  233.      *
  234.      * @param v1    被除数
  235.      * @param v2    除数
  236.      * @param scale 小数点后保留几位
  237.      * @return 余数
  238.      */
  239.     public static String remainder(String v1, String v2, int scale) {
  240.         if (scale < 0) {
  241.             throw new IllegalArgumentException(
  242.                     "The scale must be a positive integer or zero");
  243.         }
  244.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  245.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  246.         return b1.remainder(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
  247.     }
  249.     /**
  250.      * 取余数  BigDecimal
  251.      *
  252.      * @param v1    被除数
  253.      * @param v2    除数
  254.      * @param scale 小数点后保留几位
  255.      * @return 余数
  256.      */
  257.     public static BigDecimal remainder(BigDecimal v1, BigDecimal v2, int scale) {
  258.         if (scale < 0) {
  259.             throw new IllegalArgumentException(
  260.                     "The scale must be a positive integer or zero");
  261.         }
  262.         return v1.remainder(v2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
  263.     }
  265.     /**
  266.      * 比较大小
  267.      *
  268.      * @param v1 被比较数
  269.      * @param v2 比较数
  270.      * @return 如果v1 大于v2 则 返回true 否则false
  271.      */
  272.     public static boolean compare(String v1, String v2) {
  273.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  274.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  275.         int bj = b1.compareTo(b2);
  276.         boolean res;
  277.         if (bj > 0)
  278.             res = true;
  279.         else
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