Java之BigDecimal详解

一、BigDecimal概述

BigDecimal 是 Java 中用于高精度计算的类，属于 java.math 包。它主要用于处理需要极高精度的数值运算。
记住：在金融计算、价格计算等需要精确小数运算的场景中，BigDecimal 是唯一正确的选择。

二、double、float 类型的坑

double result = 0.1 + 0.2; // 结果为 0.30000000000000004
float a = 1;
float b = 0.9f;
System.out.println(a - b); // 结果为 0.100000024

三、BigDecimal优越性

• 高精度数值计算：BigDecimal是 Java 中用于高精度数值计算的类。它主要用于处理需要精确表示的十进制数，特别是在金融、货币计算等对精度要求极高的领域。双精度浮点型变量double 虽然可以处理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，BigDecimal 就可以用来对超过16位有效位的数进行精确的运算。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。
• 不可变对象：BigDecimal对象是不可变的，这意味着一旦创建，其数值就不能被修改（即线程安全）。对BigDecimal对象进行的任何操作（如加法、减法、乘法、除法等）都会返回一个新的BigDecimal对象，而原对象保持不变。这种不可变性有助于确保数据的一致性和线程安全性。

当程序中涉及到金额时，必须使用 BigDecimal 而不是 double 或 float 。

double result = 0.1 + 0.2; // 结果为 0.30000000000000004
BigDecimal bd1 = new BigDecimal("0.1");
BigDecimal bd2 = new BigDecimal("0.2");
BigDecimal sum = bd1.add(bd2); // 结果为 0.3

四、BigDecimal 的常用方法

4.1 构造方法

• new BigDecimal(int val)：创建一个具有参数所指定整数值的对象。
• new BigDecimal(double val)：（不推荐使用，因为存在精度丢失问题）创建一个具有参数所指定双精度值的对象。
• new BigDecimal(long val)：创建一个具有参数所指定长整数值的对象
• new BigDecimal(String val)：（推荐使用）创建一个具有参数所指定以字符串表示的数值的对象。

BigDecimal b_int = new BigDecimal(10);
BigDecimal b_double = new BigDecimal(0.1);
BigDecimal b_float = new BigDecimal(0.1f);
BigDecimal b_string = new BigDecimal("0.1");
BigDecimal b_valueof = BigDecimal.valueOf(0.1);
System.out.println("b_int：" + b_int); // b_int：10
System.out.println("b_double：" + b_double); // b_double：0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
System.out.println("b_float：" + b_float); // b_float：0.100000001490116119384765625
System.out.println("b_string：" + b_string); // b_string：0.1
System.out.println("b_valueof：" + b_valueof); // b_valueof：0.1

使用构造函数时，推荐用 int 或 String 做参数，如果不满足，则建议使用 BigDecimal.valueOf 方法，该方法可接受 int、long、double、float 做参数，但注意不接受 String。

4.2 算术运算方法

• BigDecimal add(BigDecimal augend) 加法运算。

BigDecimal a = new BigDecimal("10.50");
BigDecimal b = new BigDecimal("3.20");
BigDecimal sum = a.add(b); // 13.70

• BigDecimal subtract(BigDecimal subtrahend) 减法运算

BigDecimal a = new BigDecimal("10.50");
BigDecimal b = new BigDecimal("3.20");
BigDecimal difference = a.subtract(b); // 7.30

• BigDecimal multiply(BigDecimal multiplicand) 乘法运算

BigDecimal a = new BigDecimal("10.50");
BigDecimal b = new BigDecimal("3.20");
BigDecimal product = a.multiply(b); // 33.600

• BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, RoundingMode roundingMode) 除法运算

BigDecimal a = new BigDecimal("10.50");
BigDecimal b = new BigDecimal("3.20");

// 四舍五入保留2位小数
BigDecimal quotient1 = a.divide(b, 2, RoundingMode.HALF_UP); // 3.28

// 使用默认舍入模式
BigDecimal quotient2 = a.divide(b, RoundingMode.HALF_UP);

• BigDecimal remainder(BigDecimal divisor) 取余运算

BigDecimal a = new BigDecimal("10.5");
BigDecimal b = new BigDecimal("3.2");
BigDecimal remainder = a.remainder(b); // 0.9

• BigDecimal[] divideAndRemainder(BigDecimal divisor) 除法取余

BigDecimal a = new BigDecimal("10.5");
BigDecimal b = new BigDecimal("3.2");
BigDecimal[] results = a.divideAndRemainder(b);
// results[0] = 3 (商)
// results[1] = 0.9 (余数)

• BigDecimal abs() 绝对值

BigDecimal a = new BigDecimal("-10.50");
BigDecimal absolute = a.abs(); // 10.50

• BigDecimal pow(int n) 幂运算

BigDecimal a = new BigDecimal("2.5");
BigDecimal power = a.pow(3); // 15.625

• BigDecimal setScale(int newScale, RoundingMode roundingMode) 四舍五入

BigDecimal a = new BigDecimal("3.1415926");

// 四舍五入保留3位小数
BigDecimal rounded = a.setScale(3, RoundingMode.HALF_UP); // 3.142

// 直接截断
BigDecimal truncated = a.setScale(3, RoundingMode.DOWN); // 3.141

• int compareTo(BigDecimal val) 比较运算

BigDecimal a = new BigDecimal("10.50");
BigDecimal b = new BigDecimal("10.5");

int result = a.compareTo(b);
// result = 0 (相等)
// result < 0 (a < b)
// result > 0 (a > b)

五、BigDecimal遇到的问题

5.1 相除精度丢失的问题

问题：两数相除，如果9/3=3整除没问题，但是10/3=0.33333333…除不尽，这里不能让电脑一直除不尽，所以BigDecimal做出一些限制；

必须按照（数，保留小数位（最好要合理限制最大精度），舍入方式）来操作，否则就会抛出异常，例如：

public static void main(String[] args) {
    BigDecimal a = new BigDecimal(10);
    BigDecimal b = new BigDecimal(3);
    BigDecimal c = a.divide(b);
}

执行：抛出

Exception in thread “main” java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.
at java.math.BigDecimal.divide(BigDecimal.java:1616)

5.2 BigDecimal初始化时入参使用String类型，如果不是数字会抛异常NumberFormatException

// java.lang.NumberFormatException
BigDecimal val = new BigDecimal("a");
System.out.println(val);

5.3 用 equals 判断相等

BigDecimal x = new BigDecimal("1.0");
BigDecimal y = new BigDecimal("1.00");
System.out.println(x.equals(y));  //false   尽管 1.0 和 1.00 的数值相等，但精度不一样，equals 判定为不同。