Java 中的高精度计算：BigDecimal 详解与实战

原创于 2025-08-14 17:12:43 发布 · 1.1k 阅读

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在 Java 开发中，float 和 double 类型的浮点数计算往往存在精度丢失问题（如 0.1 + 0.09 结果可能不是 0.19）。为解决这一问题，Java 提供了 java.math.BigDecimal 类，专门用于高精度小数计算。本文将详解 BigDecimal 的核心用法与最佳实践。

一、为什么需要 BigDecimal？

浮点数（float/double）的精度丢失源于其存储方式：它们通过二进制近似表示十进制小数，导致类似 0.1 这样的数无法精确存储。例如：

System.out.println(0.01 + 0.09); // 输出 0.09999999999999999（精度丢失）

BigDecimal 的优势：

支持任意精度的小数表示
提供精确的算术运算（加、减、乘、除）
可自定义舍入模式，避免除不尽时的异常

二、创建 BigDecimal 对象：3 种方式对比

BigDecimal 提供了多种创建对象的方式，选择合适的方式是保证精度的第一步。

1. 不推荐：`new BigDecimal(double val)`

通过 double 类型创建对象时，由于 double 本身的精度问题，可能导致初始值就不精确：

BigDecimal bd1 = new BigDecimal(0.01);
System.out.println(bd1); // 输出 0.01000000000000000020816681711721685132943093776702880859375

2. 推荐：`new BigDecimal(String val)`

通过字符串创建对象可完全保留精度，是高精度场景的首选：

BigDecimal bd3 = new BigDecimal("0.01");
BigDecimal bd4 = new BigDecimal("0.09");
System.out.println(bd3.add(bd4)); // 输出 0.1（精确计算）

3. 推荐：`BigDecimal.valueOf(double val)`

静态方法 valueOf 内部会将 double 转为字符串再处理，在大多数场景下既能保证精度，又比字符串构造更简洁：

BigDecimal bd6 = BigDecimal.valueOf(0.01);
System.out.println(bd6); // 输出 0.01（内部优化避免精度丢失）

选择建议：

小数精度要求极高（如金融计算）：优先用字符串构造
一般场景：用 valueOf 更便捷
避免用 double 直接构造

三、核心运算方法：精确处理加减乘除

BigDecimal 的运算方法均返回新的 BigDecimal 对象（原对象不变），支持链式调用。

1. 基础运算

BigDecimal a = BigDecimal.valueOf(10.0);
BigDecimal b = BigDecimal.valueOf(2.0);

// 加法
BigDecimal sum = a.add(b); // 12.0

// 减法
BigDecimal diff = a.subtract(b); // 8.0

// 乘法
BigDecimal product = a.multiply(b); // 20.0

// 除法（整除场景）
BigDecimal quotient = a.divide(b); // 5.0

// 取余
BigDecimal remainder = a.remainder(b); // 0.0

2. 除法：处理除不尽的情况

当除法无法整除时，直接调用 divide 会抛出 ArithmeticException，需指定精度和舍入模式：

// 格式：divide(除数, 保留小数位数, 舍入模式)
BigDecimal result = BigDecimal.valueOf(1).divide(
    BigDecimal.valueOf(3), 
    2, // 保留2位小数
    RoundingMode.HALF_UP // 四舍五入
); 
System.out.println(result); // 0.33

常用舍入模式（RoundingMode）：

HALF_UP：四舍五入（最常用）
UP：远离零方向取整（如 1.23 → 1.24）
DOWN：向零方向取整（如 1.23 → 1.2）
CEILING：向正无穷取整（如 -1.23 → -1.2）
FLOOR：向负无穷取整（如 1.23 → 1.2）

四、最佳实践与注意事项

避免频繁创建对象：BigDecimal 是不可变类，每次运算都会生成新对象，高频率计算时需注意性能。

比较大小用 compareTo 而非 equals：

equals 会同时比较值和精度（如 0.1 与 0.10 视为不等）

compareTo 仅比较数值（推荐）：

BigDecimal x = new BigDecimal("0.1");
BigDecimal y = new BigDecimal("0.10");
System.out.println(x.equals(y)); // false（精度不同）
System.out.println(x.compareTo(y) == 0); // true（数值相等）