Java之BigDecimal詳解

阿新 • • 發佈：2019-12-31

一、BigDecimal概述

Java在java.math包中提供的API類BigDecimal，用來對超過16位有效位的數進行精確的運算。雙精度浮點型變數double可以處理16位有效數，但在實際應用中，可能需要對更大或者更小的數進行運算和處理。一般情況下，對於那些不需要準確計算精度的數字，我們可以直接使用Float和Double處理，但是Double.valueOf(String) 和Float.valueOf(String)會丟失精度。所以開發中，如果我們需要精確計算的結果，則必須使用BigDecimal類來操作。

BigDecimal所建立的是物件，故我們不能使用傳統的+、-、*、/等算術運運算元直接對其物件進行數學運算，而必須呼叫其相對應的方法。方法中的引數也必須是BigDecimal的物件。構造器是類的特殊方法，專門用來建立物件，特別是帶有引數的物件。

二、BigDecimal常用建構函式

2.1、常用建構函式

BigDecimal(int)

建立一個具有引數所指定整數值的物件
BigDecimal(double)

建立一個具有引數所指定雙精度值的物件
BigDecimal(long)

建立一個具有引數所指定長整數值的物件
BigDecimal(String)

建立一個具有引數所指定以字串表示的數值的物件

2.2、使用問題分析

使用示例：

        BigDecimal a =new BigDecimal(0.1);
        System.out.println("a values is:"+a);
        System.out.println("=====================" 
);
        BigDecimal b =new BigDecimal("0.1");
        System.out.println("b values is:"+b);
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結果示例：

a values is:0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
=====================
b values is:0.1
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原因分析：

1）引數型別為double的構造方法的結果有一定的不可預知性。有人可能認為在Java中寫入newBigDecimal(0.1)所建立的BigDecimal正好等於 0.1（非標度值 1，其標度為 1），但是它實際上等於0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。這是因為0.1無法準確地表示為 double（或者說對於該情況，不能表示為任何有限長度的二進位制小數）。這樣，傳入到構造方法的值不會正好等於 0.1（雖然表面上等於該值）。

2）String 構造方法是完全可預知的：寫入 newBigDecimal(“0.1”) 將建立一個 BigDecimal，它正好等於預期的 0.1。因此，比較而言，通常建議優先使用String構造方法。

3）當double必須用作BigDecimal的源時，請注意，此構造方法提供了一個準確轉換；它不提供與以下操作相同的結果：先使用Double.toString(double)方法，然後使用BigDecimal(String)構造方法，將double轉換為String。要獲取該結果，請使用static valueOf(double)方法。

三、BigDecimal常用方法詳解

3.1、常用方法

add(BigDecimal)

BigDecimal物件中的值相加，返回BigDecimal物件
subtract(BigDecimal)

BigDecimal物件中的值相減，返回BigDecimal物件
multiply(BigDecimal)

BigDecimal物件中的值相乘，返回BigDecimal物件
divide(BigDecimal)

BigDecimal物件中的值相除，返回BigDecimal物件
toString()

將BigDecimal物件中的值轉換成字串
doubleValue()

將BigDecimal物件中的值轉換成雙精度數
floatValue()

將BigDecimal物件中的值轉換成單精度數
longValue()

將BigDecimal物件中的值轉換成長整數
intValue()

將BigDecimal物件中的值轉換成整數

3.2、BigDecimal大小比較

java中對BigDecimal比較大小一般用的是bigdemical的compareTo方法

int a = bigdemical.compareTo(bigdemical2)
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返回結果分析：

a = -1,表示bigdemical小於bigdemical2；
a = 0,表示bigdemical等於bigdemical2；
a = 1,表示bigdemical大於bigdemical2；
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舉例：a大於等於b

new bigdemica(a).compareTo(new bigdemical(b)) >= 0
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四、BigDecimal格式化

由於NumberFormat類的format()方法可以使用BigDecimal物件作為其引數，可以利用BigDecimal對超出16位有效數字的貨幣值，百分值，以及一般數值進行格式化控制。

以利用BigDecimal對貨幣和百分比格式化為例。首先，建立BigDecimal物件，進行BigDecimal的算術運算後，分別建立對貨幣和百分比格式化的引用，最後利用BigDecimal物件作為format()方法的引數，輸出其格式化的貨幣值和百分比。


    NumberFormat currency = NumberFormat.getCurrencyInstance(); //建立貨幣格式化引用 
    NumberFormat percent = NumberFormat.getPercentInstance();  //建立百分比格式化引用 
    percent.setMaximumFractionDigits(3); //百分比小數點最多3位 
    
    BigDecimal loanAmount = new BigDecimal("15000.48"); //貸款金額
    BigDecimal interestRate = new BigDecimal("0.008"); //利率   
    BigDecimal interest = loanAmount.multiply(interestRate); //相乘
 
    System.out.println("貸款金額:\t" + currency.format(loanAmount)); 
    System.out.println("利率:\t" + percent.format(interestRate)); 
    System.out.println("利息:\t" + currency.format(interest)); 
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結果：

貸款金額: ￥15,000.48 利率: 0.8% 利息: ￥120.00
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BigDecimal格式化保留2為小數，不足則補0：

public class NumberFormat {
	
	public static void main(String[] s){
		System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("3.435")));
		System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal(0)));
		System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.00")));
		System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.001")));
		System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.006")));
		System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.206")));
    }
	/**
	 * @desc 1.0~1之間的BigDecimal小數，格式化後失去前面的0,則前面直接加上0。
	 * 2.傳入的引數等於0，則直接返回字串"0.00"
	 * 3.大於1的小數，直接格式化返回字串
	 * @param obj傳入的小數
	 * @return
	 */
	public static String formatToNumber(BigDecimal obj) {
		DecimalFormat df = new DecimalFormat("#.00");
		if(obj.compareTo(BigDecimal.ZERO)==0) {
			return "0.00";
		}else if(obj.compareTo(BigDecimal.ZERO)>0&&obj.compareTo(new BigDecimal(1))<0){
			return "0"+df.format(obj).toString();
		}else {
			return df.format(obj).toString();
		}
	}
}
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結果為：

3.44
0.00
0.00
0.00
0.01
0.21
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五、BigDecimal常見異常

5.1、除法的時候出現異常

java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result
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原因分析：

通過BigDecimal的divide方法進行除法時當不整除，出現無限迴圈小數時，就會拋異常：java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.

解決方法：

divide方法設定精確的小數點，如：divide(xxxxx,2)

六、BigDecimal總結

6.1、總結

在需要精確的小數計算時再使用BigDecimal，BigDecimal的效能比double和float差，在處理龐大，複雜的運算時尤為明顯。故一般精度的計算沒必要使用BigDecimal。
儘量使用引數型別為String的建構函式。
BigDecimal都是不可變的（immutable）的，在進行每一次四則運算時，都會產生一個新的物件，所以在做加減乘除運算時要記得要儲存操作後的值。

6.2、工具類推薦

package com.vivo.ars.util;
import java.math.BigDecimal;

/**
 * 用於高精確處理常用的數學運算
 */
public class ArithmeticUtils {
    //預設除法運算精度
    private static final int DEF_DIV_SCALE = 10;

    /**
     * 提供精確的加法運算
     *
     * @param v1 被加數
     * @param v2 加數
     * @return 兩個引數的和
     */

    public static double add(double v1,double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.add(b2).doubleValue();
    }

    /**
     * 提供精確的加法運算
     *
     * @param v1 被加數
     * @param v2 加數
     * @return 兩個引數的和
     */
    public static BigDecimal add(String v1,String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.add(b2);
    }

    /**
     * 提供精確的加法運算
     *
     * @param v1    被加數
     * @param v2    加數
     * @param scale 保留scale 位小數
     * @return 兩個引數的和
     */
    public static String add(String v1,String v2,int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.add(b2).setScale(scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }

    /**
     * 提供精確的減法運算
     *
     * @param v1 被減數
     * @param v2 減數
     * @return 兩個引數的差
     */
    public static double sub(double v1,double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.subtract(b2).doubleValue();
    }

    /**
     * 提供精確的減法運算。
     *
     * @param v1 被減數
     * @param v2 減數
     * @return 兩個引數的差
     */
    public static BigDecimal sub(String v1,String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.subtract(b2);
    }

    /**
     * 提供精確的減法運算
     *
     * @param v1    被減數
     * @param v2    減數
     * @param scale 保留scale 位小數
     * @return 兩個引數的差
     */
    public static String sub(String v1,int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.subtract(b2).setScale(scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }

    /**
     * 提供精確的乘法運算
     *
     * @param v1 被乘數
     * @param v2 乘數
     * @return 兩個引數的積
     */
    public static double mul(double v1,double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.multiply(b2).doubleValue();
    }

    /**
     * 提供精確的乘法運算
     *
     * @param v1 被乘數
     * @param v2 乘數
     * @return 兩個引數的積
     */
    public static BigDecimal mul(String v1,String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.multiply(b2);
    }

    /**
     * 提供精確的乘法運算
     *
     * @param v1    被乘數
     * @param v2    乘數
     * @param scale 保留scale 位小數
     * @return 兩個引數的積
     */
    public static double mul(double v1,double v2,int scale) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return round(b1.multiply(b2).doubleValue(),scale);
    }

    /**
     * 提供精確的乘法運算
     *
     * @param v1    被乘數
     * @param v2    乘數
     * @param scale 保留scale 位小數
     * @return 兩個引數的積
     */
    public static String mul(String v1,int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.multiply(b2).setScale(scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }

    /**
     * 提供（相對）精確的除法運算，當發生除不盡的情況時，精確到
     * 小數點以後10位，以後的數字四捨五入
     *
     * @param v1 被除數
     * @param v2 除數
     * @return 兩個引數的商
     */

    public static double div(double v1,double v2) {
        return div(v1,v2,DEF_DIV_SCALE);
    }

    /**
     * 提供（相對）精確的除法運算。當發生除不盡的情況時，由scale引數指
     * 定精度，以後的數字四捨五入
     *
     * @param v1    被除數
     * @param v2    除數
     * @param scale 表示表示需要精確到小數點以後幾位。
     * @return 兩個引數的商
     */
    public static double div(double v1,int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.divide(b2,scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
    }

    /**
     * 提供（相對）精確的除法運算。當發生除不盡的情況時，由scale引數指
     * 定精度，以後的數字四捨五入
     *
     * @param v1    被除數
     * @param v2    除數
     * @param scale 表示需要精確到小數點以後幾位
     * @return 兩個引數的商
     */
    public static String div(String v1,int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v1);
        return b1.divide(b2,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }

    /**
     * 提供精確的小數位四捨五入處理
     *
     * @param v     需要四捨五入的數字
     * @param scale 小數點後保留幾位
     * @return 四捨五入後的結果
     */
    public static double round(double v,int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b = new BigDecimal(Double.toString(v));
        return b.setScale(scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
    }

    /**
     * 提供精確的小數位四捨五入處理
     *
     * @param v     需要四捨五入的數字
     * @param scale 小數點後保留幾位
     * @return 四捨五入後的結果
     */
    public static String round(String v,int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b = new BigDecimal(v);
        return b.setScale(scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }

    /**
     * 取餘數
     *
     * @param v1    被除數
     * @param v2    除數
     * @param scale 小數點後保留幾位
     * @return 餘數
     */
    public static String remainder(String v1,int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.remainder(b2).setScale(scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }

    /**
     * 取餘數  BigDecimal
     *
     * @param v1    被除數
     * @param v2    除數
     * @param scale 小數點後保留幾位
     * @return 餘數
     */
    public static BigDecimal remainder(BigDecimal v1,BigDecimal v2,int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "The scale must be a positive integer or zero");
        }
        return v1.remainder(v2).setScale(scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
    }

    /**
     * 比較大小
     *
     * @param v1 被比較數
     * @param v2 比較數
     * @return 如果v1 大於v2 則 返回true 否則false
     */
    public static boolean compare(String v1,String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        int bj = b1.compareTo(b2);
        boolean res;
        if (bj > 0)
            res = true;
        else
            res = false;
        return res;
    }
}
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Java之BigDecimal詳解

一、BigDecimal概述

二、BigDecimal常用建構函式

2.1、常用建構函式

2.2、使用問題分析

三、BigDecimal常用方法詳解

3.1、常用方法

3.2、BigDecimal大小比較

四、BigDecimal格式化

五、BigDecimal常見異常

5.1、除法的時候出現異常

六、BigDecimal總結

6.1、總結

6.2、工具類推薦

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3.1、常用方法

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四、BigDecimal格式化

五、BigDecimal常見異常

5.1、除法的時候出現異常

六、BigDecimal總結

6.1、總結

6.2、工具類推薦

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