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。

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

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
  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。

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

  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;

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
  9. System.out.println("贷款金额:\t" + currency.format(loanAmount));
  10. System.out.println("利率:\t" + percent.format(interestRate));
  11. System.out.println("利息:\t" + currency.format(interest));

结果：

  1. 贷款金额: ￥ 15,000.48
  2. 利率: 0.8%
  3. 利息: ￥ 120.00

BigDecimal 格式化保留 2 为小数，不足则补 0：

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

结果为：

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

BigDecimal 常见异常

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：
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

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

  1. import java.math.BigDecimal;
  3. /**
  4.  * 用于高精确处理常用的数学运算
  5.  */
  6. public class ArithmeticUtils {
  7.     // 默认除法运算精度
  8.     private static final int DEF_DIV_SCALE = 10;
  10.     /**
  11.      * 提供精确的加法运算
  12.      *
  13.      * @param v1 被加数
  14.      * @param v2 加数
  15.      * @return 两个参数的和
  16.      */
  18.     public static double add(double v1, double v2) {
  19.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
  20.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
  21.         return b1.add(b2).doubleValue();
  22.     }
  24.     /**
  25.      * 提供精确的加法运算
  26.      *
  27.      * @param v1 被加数
  28.      * @param v2 加数
  29.      * @return 两个参数的和
  30.      */
  31.     public static BigDecimal add(String v1, String v2) {
  32.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  33.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  34.         return b1.add(b2);
  35.     }
  37.     /**
  38.      * 提供精确的加法运算
  39.      *
  40.      * @param v1    被加数
  41.      * @param v2    加数
  42.      * @param scale 保留scale 位小数
  43.      * @return 两个参数的和
  44.      */
  45.     public static String add(String v1, String v2, int scale) {
  46.         if (scale < 0) {
  47.             throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
  48.         }
  49.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  50.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  51.         return b1.add(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
  52.     }
  54.     /**
  55.      * 提供精确的减法运算
  56.      *
  57.      * @param v1 被减数
  58.      * @param v2 减数
  59.      * @return 两个参数的差
  60.      */
  61.     public static double sub(double v1, double v2) {
  62.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
  63.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
  64.         return b1.subtract(b2).doubleValue();
  65.     }
  67.     /**
  68.      * 提供精确的减法运算。
  69.      *
  70.      * @param v1 被减数
  71.      * @param v2 减数
  72.      * @return 两个参数的差
  73.      */
  74.     public static BigDecimal sub(String v1, String v2) {
  75.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  76.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  77.         return b1.subtract(b2);
  78.     }
  80.     /**
  81.      * 提供精确的减法运算
  82.      *
  83.      * @param v1    被减数
  84.      * @param v2    减数
  85.      * @param scale 保留scale 位小数
  86.      * @return 两个参数的差
  87.      */
  88.     public static String sub(String v1, String v2, int scale) {
  89.         if (scale < 0) {
  90.             throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
  91.         }
  92.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  93.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  94.         return b1.subtract(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
  95.     }
  97.     /**
  98.      * 提供精确的乘法运算
  99.      *
  100.      * @param v1 被乘数
  101.      * @param v2 乘数
  102.      * @return 两个参数的积
  103.      */
  104.     public static double mul(double v1, double v2) {
  105.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
  106.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
  107.         return b1.multiply(b2).doubleValue();
  108.     }
  110.     /**
  111.      * 提供精确的乘法运算
  112.      *
  113.      * @param v1 被乘数
  114.      * @param v2 乘数
  115.      * @return 两个参数的积
  116.      */
  117.     public static BigDecimal mul(String v1, String v2) {
  118.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  119.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  120.         return b1.multiply(b2);
  121.     }
  123.     /**
  124.      * 提供精确的乘法运算
  125.      *
  126.      * @param v1    被乘数
  127.      * @param v2    乘数
  128.      * @param scale 保留scale 位小数
  129.      * @return 两个参数的积
  130.      */
  131.     public static double mul(double v1, double v2, int scale) {
  132.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
  133.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
  134.         return round(b1.multiply(b2).doubleValue(), scale);
  135.     }
  137.     /**
  138.      * 提供精确的乘法运算
  139.      *
  140.      * @param v1    被乘数
  141.      * @param v2    乘数
  142.      * @param scale 保留scale 位小数
  143.      * @return 两个参数的积
  144.      */
  145.     public static String mul(String v1, String v2, int scale) {
  146.         if (scale < 0) {
  147.             throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
  148.         }
  149.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  150.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  151.         return b1.multiply(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
  152.     }
  154.     /**
  155.      * 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
  156.      *
  157.      * @param v1 被除数
  158.      * @param v2 除数
  159.      * @return 两个参数的商
  160.      */
  162.     public static double div(double v1, double v2) {
  163.         return div(v1, v2, DEF_DIV_SCALE);
  164.     }
  166.     /**
  167.      * 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
  168.      *
  169.      * @param v1    被除数
  170.      * @param v2    除数
  171.      * @param scale 表示表示需要精确到小数点以后几位。
  172.      * @return 两个参数的商
  173.      */
  174.     public static double div(double v1, double v2, int scale) {
  175.         if (scale < 0) {
  176.             throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
  177.         }
  178.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
  179.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
  180.         return b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
  181.     }
  183.     /**
  184.      * 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
  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("The scale must be a positive integer or zero");
  225.         }
  226.         BigDecimal b = new BigDecimal(v);
  227.         return b.setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
  228.     }
  230.     /**
  231.      * 取余数
  232.      *
  233.      * @param v1    被除数
  234.      * @param v2    除数
  235.      * @param scale 小数点后保留几位
  236.      * @return 余数
  237.      */
  238.     public static String remainder(String v1, String v2, int scale) {
  239.         if (scale < 0) {
  240.             throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
  241.         }
  242.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  243.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  244.         return b1.remainder(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
  245.     }
  247.     /**
  248.      * 取余数 BigDecimal
  249.      *
  250.      * @param v1    被除数
  251.      * @param v2    除数
  252.      * @param scale 小数点后保留几位
  253.      * @return 余数
  254.      */
  255.     public static BigDecimal remainder(BigDecimal v1, BigDecimal v2, int scale) {
  256.         if (scale < 0) {
  257.             throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
  258.         }
  259.         return v1.remainder(v2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
  260.     }
  262.     /**
  263.      * 比较大小
  264.      *
  265.      * @param v1 被比较数
  266.      * @param v2 比较数
  267.      * @return 如果v1 大于v2 则 返回true 否则false
  268.      */
  269.     public static boolean compare(String v1, String v2) {
  270.         BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  271.         BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  272.         int bj = b1.compareTo(b2);
  273.         boolean res;
  274.         if (bj > 0)
  275.             res = true;
  276.         else
  277.             res = false;
  278.         return res;
  279.     }
  280. }