前言

今天群里一個(gè)初級(jí)開發(fā)者問為什么測(cè)試人員測(cè)出來他寫的價(jià)格計(jì)算模塊有計(jì)算偏差的問題，他檢查了半天也沒找出問題。這里小胖哥要提醒你，商業(yè)計(jì)算請(qǐng)務(wù)必使用BigDecimal,浮點(diǎn)做商業(yè)運(yùn)算是不精確的。因?yàn)橛?jì)算機(jī)無法使用二進(jìn)制小數(shù)來精確描述我們程序中的十進(jìn)制小數(shù)。《Effective Java》在第48條也推薦“使用BigDecimal來做精確運(yùn)算”。今天我們就來總結(jié)歸納其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。

BigDecimal

BigDecimal表示不可變的任意精度帶符號(hào)十進(jìn)制數(shù)。它由兩部分組成：

intVal - 未校正精度的整數(shù),類型為BigInteger Scale - 一個(gè)32位整數(shù)，表示小數(shù)點(diǎn)右邊的位數(shù)

例如，BigDecimal 3.14的未校正值為314，縮放為2。我們使用BigDecimal進(jìn)行高精度算術(shù)運(yùn)算。我們還將它用于需要控制比例和舍入行為的計(jì)算。如果你的計(jì)算是商業(yè)計(jì)算請(qǐng)務(wù)必使用計(jì)算精確的BigDecimal 。

構(gòu)造BigDecimal實(shí)例

我們可以從String，character 數(shù)組，int，long和BigInteger創(chuàng)建一個(gè)BigDecimal對(duì)象：

@Testpublic void theValueMatches() { BigDecimal bdFromString = new BigDecimal('0.12'); BigDecimal bdFromCharArray = new BigDecimal(new char[]{’3’, ’.’, ’1’, ’4’, ’1’, ’5’}); BigDecimal bdlFromInt = new BigDecimal(42); BigDecimal bdFromLong = new BigDecimal(123412345678901L); BigInteger bigInteger = BigInteger.probablePrime(100, new Random()); BigDecimal bdFromBigInteger = new BigDecimal(bigInteger); assertEquals('0.12', bdFromString.toString()); assertEquals('3.1415', bdFromCharArray.toString()); assertEquals('42', bdlFromInt.toString()); assertEquals('123412345678901', bdFromLong.toString()); assertEquals(bigInteger.toString(), bdFromBigInteger.toString());}

我們還可以從double創(chuàng)建BigDecimal：

@Testpublic void whenBigDecimalCreatedFromDouble_thenValueMayNotMatch() { BigDecimal bdFromDouble = new BigDecimal(0.1d); assertNotEquals('0.1', bdFromDouble.toString());}

我們發(fā)現(xiàn)在這種情況下，結(jié)果與預(yù)期的結(jié)果不同（即0.1）。這是因?yàn)椋哼@個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)果是double的二進(jìn)制浮點(diǎn)值的精確十進(jìn)制表示，其值得結(jié)果不是我們可以預(yù)測(cè)的.我們應(yīng)該使用String構(gòu)造函數(shù)而不是double構(gòu)造函數(shù)。另外，我們可以使用valueOf靜態(tài)方法將double轉(zhuǎn)換為BigDecimal 或者直接使用其未校正數(shù)加小數(shù)位數(shù) ：

@Testpublic void whenBigDecimalCreatedUsingValueOf_thenValueMatches() { BigDecimal bdFromDouble = BigDecimal.valueOf(0.1d); BigDecimal bigFromLong=BigDecimal.valueOf(1,1); assertEquals('0.1', bdFromDouble.toString()); assertEquals('0.1', bigFromLong.toString());}

在轉(zhuǎn)換為BigDecimal之前，此方法將double轉(zhuǎn)換為其String表示形式。此外，它可以重用對(duì)象實(shí)例。因此，我們應(yīng)該優(yōu)先使用valueOf方法來構(gòu)造函數(shù)。

常用API

方法名 對(duì)應(yīng)方法相關(guān)用法解釋 abs() 絕對(duì)值，scale不變 add(BigDecimal augend) 加，scale為augend和原值scale的較大值 subtract(BigDecimal augend) 減，scale為augend和原值scale的較大值 multiply(BigDecimal multiplicand) 乘，scale為augend和原值scale的和 divide(BigDecimal divisor) 除，原值/divisor，如果不能除盡會(huì)拋出異常，scale與原值一致 divide(BigDecimal divisor, int roundingMode) 除，指定舍入方式，scale與原值一致 divide(BigDecimal divisor, int scale, int roundingMode) 除，指定舍入方式和scale remainder(BigDecimal divisor) 取余，scale與原值一致 divideAndRemainder(BigDecimal divisor) 除法運(yùn)算后返回一個(gè)數(shù)組存放除盡和余數(shù) 如 23/3 返回 {7,2} divideToIntegralValue(BigDecimal divisor) 除，只保留整數(shù)部分，但scale仍與原值一致 max(BigDecimal val) 較大值，返回原值與val中的較大值，與結(jié)果的scale一致 min(BigDecimal val) 較小值，與結(jié)果的scale一致 movePointLeft(int n) 小數(shù)點(diǎn)左移，scale為原值scale+n movePointRight(int n) 小數(shù)點(diǎn)右移，scale為原值scale+n negate() 取反，scale不變 pow(int n) 冪，原值^n，原值的n次冪 scaleByPowerOfTen(int n) 相當(dāng)于小數(shù)點(diǎn)右移n位，原值*10^n

BigDecimal操作

BigDecimal上的操作就像其他Number類（Integer，Long，Double等）一樣，BigDecimal提供算術(shù)和比較操作的操作。它還提供了縮放操作，舍入和格式轉(zhuǎn)換的操作。它不會(huì)使算術(shù)運(yùn)算符(+ - /*)或邏輯運(yùn)算符(> < | &) 過載。相反，我們使用BigDecimal相應(yīng)的方法 - 加，減，乘，除和比較。并且BigDecimal具有提取各種屬性的方法。

提取屬性

精度，小數(shù)位數(shù)和符號(hào)：

@Testpublic void whenGettingAttributes_thenExpectedResult() { BigDecimal bd = new BigDecimal('-12345.6789'); assertEquals(9, bd.precision()); assertEquals(4, bd.scale()); assertEquals(-1, bd.signum());}

比較大小

我們使用compareTo方法比較兩個(gè)BigDecimal的值：

@Testpublic void whenComparingBigDecimals_thenExpectedResult() { BigDecimal bd1 = new BigDecimal('1.0'); BigDecimal bd2 = new BigDecimal('1.00'); BigDecimal bd3 = new BigDecimal('2.0'); assertTrue(bd1.compareTo(bd3) < 0); assertTrue(bd3.compareTo(bd1) > 0); assertTrue(bd1.compareTo(bd2) == 0); assertTrue(bd1.compareTo(bd3) <= 0); assertTrue(bd1.compareTo(bd2) >= 0); assertTrue(bd1.compareTo(bd3) != 0);}

上面的方法在比較時(shí)忽略了小數(shù)位。如果你既要比較精度又要比較小數(shù)位數(shù)那么請(qǐng)使用equals方法：

@Testpublic void whenEqualsCalled_thenSizeAndScaleMatched() { BigDecimal bd1 = new BigDecimal('1.0'); BigDecimal bd2 = new BigDecimal('1.00'); assertFalse(bd1.equals(bd2));}

四則運(yùn)算

BigDecimal 提供了以下四則運(yùn)算的方法：

add ——加法 subtract ——減法 divide ——除法，有可能除不盡，必須顯式聲明保留小數(shù)位數(shù)避免拋出ArithmeticException異常 multiply ——乘法

@Testpublic void whenPerformingArithmetic_thenExpectedResult() { BigDecimal bd1 = new BigDecimal('4.0'); BigDecimal bd2 = new BigDecimal('2.0'); BigDecimal sum = bd1.add(bd2); BigDecimal difference = bd1.subtract(bd2); BigDecimal quotient = bd1.divide(bd2); BigDecimal product = bd1.multiply(bd2); assertTrue(sum.compareTo(new BigDecimal('6.0')) == 0); assertTrue(difference.compareTo(new BigDecimal('2.0')) == 0); assertTrue(quotient.compareTo(new BigDecimal('2.0')) == 0); assertTrue(product.compareTo(new BigDecimal('8.0')) == 0);}

四舍五入

既然是數(shù)學(xué)運(yùn)算就不得不講四舍五入。比如我們?cè)诮痤~計(jì)算中很容易遇到最終結(jié)算金額為人民幣22.355的情況。因?yàn)樨泿艣]有比分更低的單位所以我們要使用精度和舍入模式規(guī)則對(duì)數(shù)字進(jìn)行剪裁。java提供有兩個(gè)類控制舍入行為RoundingMode和MathContext 。MathContext執(zhí)行的是IEEE 754R標(biāo)準(zhǔn)目前不太明白其使用場(chǎng)景，我們使用的比較多的是枚舉RoundingMode。它提供了八種模式：

RoundingMode.UP：以小數(shù)位為原點(diǎn) 是正數(shù)取右邊，負(fù)數(shù)取左邊RoundingMode.DOWN：以小數(shù)位為原點(diǎn) 也就是正數(shù)取左邊，負(fù)數(shù)取右邊RoundingMode.FLOOR：取左邊最近的正數(shù)RoundingMode.CEILING：取右邊最近的整數(shù)RoundingMode.HALF_DOWN:五舍六入，負(fù)數(shù)先取絕對(duì)值再五舍六入再負(fù)數(shù)RoundingMode.HALF_UP:四舍五入，負(fù)數(shù)原理同上RoundingMode.HALF_EVEN:這個(gè)比較繞，整數(shù)位若是奇數(shù)則四舍五入，若是偶數(shù)則五舍六入RoundingMode.ROUND_UNNECESSARY：不需要取整，如果存在小數(shù)位，就拋ArithmeticException 異常

格式化

數(shù)字格式化可通過操作類java.text.NumberFormat和java.text.DecimalFormat提供的api進(jìn)行操作。其實(shí)我們只需要使用java.text.DecimalFormat,因?yàn)樗砹薔umberFormat。我們來看一下它們的api：

NumberFormat

NumberFormat.getInstance(Locale)、getNumberInstance(Locale)。返回指定語言環(huán)境的通用數(shù)值格式。NumberFormat.getCurrencyInstance(Locale)。返回指定語言環(huán)境的貨幣格式。NumberFormat.getPercentInstance(Locale)。返回指定語言環(huán)境的百分比格式。NumberFormat.getIntegerInstance(Locale)。返回指定語言環(huán)境的整數(shù)數(shù)值格式。NumberFormat.setMinimumIntegerDigits(int)。設(shè)置數(shù)的整數(shù)部分所允許的最小位數(shù)。NumberFormat.setMaximumIntegerDigits(int)。設(shè)置數(shù)的整數(shù)部分所允許的最大位數(shù)。NumberFormat.setMinimumFractionDigits(int)。設(shè)置最少小數(shù)點(diǎn)位數(shù)，不足的位數(shù)以0補(bǔ)位，超出的話按實(shí)際位數(shù)輸出。NumberFormat.setMaximumFractionDigits(int)。設(shè)置最多保留小數(shù)位數(shù)，不足不補(bǔ)0。

DecimalFormat

DecimalFormat除了能代理上面的NumberFormat以外，還提供了基于pattern字符串的格式化風(fēng)格，有點(diǎn)類似格式化時(shí)間一樣。我們來看看pattern的規(guī)則:

“0”——表示一位數(shù)值，如沒有，顯示0。如“0000.0000”，整數(shù)位或小數(shù)位>4，按實(shí)際輸出，<4整數(shù)位前面補(bǔ)0小數(shù)位后面補(bǔ)0，湊足4位。 “#”——表示任意位數(shù)的整數(shù)。如沒有，則不顯示。在小數(shù)點(diǎn)位使用，只表示一位小數(shù)，超出部分四舍五入。如：“#”：無小數(shù)，小數(shù)部分四舍五入。“.#”：整數(shù)部分不變，一位小數(shù)，四舍五入。“.##”：整數(shù)部分不變，二位小數(shù)，四舍五入。 “.”——表示小數(shù)點(diǎn)。注意一個(gè)pattern中只能出現(xiàn)一次，超過一次將格式化異常。 “，”——與模式“0”一起使用，表示逗號(hào)。注意一定不能在小數(shù)點(diǎn)后用，否則格式化異常。

總結(jié)

今天對(duì)BigDecimal進(jìn)行了總結(jié)歸納，這篇文章建議你收藏備用，也可以轉(zhuǎn)給其他需要的同學(xué)。

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