Java之BigDecimal实现详解

一、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。

二、BigDecimal常用构造函数

2.1、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

2.2、使用问题分析

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);

结果示例：

a values is:0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
=====================
b values is:0.1

原因分析：

1）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）。

2）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。

3）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。

三、BigDecimal常用方法详解

3.1、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

3.2、BigDecimal大小比较

java中对BigDecimal比较大小一般用的是bigdemical的compareTo方法

int a = bigdemical.compareTo(bigdemical2)

返回结果分析：

a = -1,表示bigdemical小于bigdemical2；
a = 0,表示bigdemical等于bigdemical2；
a = 1,表示bigdemical大于bigdemical2；

举例：a大于等于b

new bigdemica(a).compareTo(new bigdemical(b)) >= 0

四、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。

 NumberFormat currency = NumberFormat.getCurrencyInstance(); //建立货币格式化引用 
 NumberFormat percent = NumberFormat.getPercentInstance(); //建立百分比格式化引用 
 percent.setMaximumFractionDigits(3); //百分比小数点最多3位 
 
 BigDecimal loanAmount = new BigDecimal("15000.48"); //贷款金额
 BigDecimal interestRate = new BigDecimal("0.008"); //利率 
 BigDecimal interest = loanAmount.multiply(interestRate); //相乘
 
 System.out.println("贷款金额:\t" + currency.format(loanAmount)); 
 System.out.println("利率:\t" + percent.format(interestRate)); 
 System.out.println("利息:\t" + currency.format(interest));

结果：

贷款金额: ￥15,000.48 利率: 0.8% 利息: ￥120.00

BigDecimal格式化保留2为小数，不足则补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"
 * 3.大于1的小数，直接格式化返回字符串
 * @param obj传入的小数
 * @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();
 }
 }
}

结果为：

3.44
0.00
0.00
0.00
0.01
0.21

五、BigDecimal常见异常

5.1、除法的时候出现异常

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)

六、BigDecimal总结

6.1、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。

6.2、工具类推荐

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

/**
 * 用于高精确处理常用的数学运算
 */
public class ArithmeticUtils {
 //默认除法运算精度
 private static final int DEF_DIV_SCALE = 10;

 /**
  * 提供精确的加法运算
  *
  * @param v1 被加数
  * @param v2 加数
  * @return 两个参数的和
  */

 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();
 }

 /**
  * 提供精确的加法运算
  *
  * @param v1 被加数
  * @param v2 加数
  * @return 两个参数的和
  */
 public static BigDecimal add(String v1, String v2) {
  BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  return b1.add(b2);
 }

 /**
  * 提供精确的加法运算
  *
  * @param v1 被加数
  * @param v2 加数
  * @param scale 保留scale 位小数
  * @return 两个参数的和
  */
 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();
 }

 /**
  * 提供精确的减法运算
  *
  * @param v1 被减数
  * @param v2 减数
  * @return 两个参数的差
  */
 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();
 }

 /**
  * 提供精确的减法运算。
  *
  * @param v1 被减数
  * @param v2 减数
  * @return 两个参数的差
  */
 public static BigDecimal sub(String v1, String v2) {
  BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  return b1.subtract(b2);
 }

 /**
  * 提供精确的减法运算
  *
  * @param v1 被减数
  * @param v2 减数
  * @param scale 保留scale 位小数
  * @return 两个参数的差
  */
 public static String sub(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.subtract(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
 }

 /**
  * 提供精确的乘法运算
  *
  * @param v1 被乘数
  * @param v2 乘数
  * @return 两个参数的积
  */
 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();
 }

 /**
  * 提供精确的乘法运算
  *
  * @param v1 被乘数
  * @param v2 乘数
  * @return 两个参数的积
  */
 public static BigDecimal mul(String v1, String v2) {
  BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
  BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
  return b1.multiply(b2);
 }

 /**
  * 提供精确的乘法运算
  *
  * @param v1 被乘数
  * @param v2 乘数
  * @param scale 保留scale 位小数
  * @return 两个参数的积
  */
 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);
 }

 /**
  * 提供精确的乘法运算
  *
  * @param v1 被乘数
  * @param v2 乘数
  * @param scale 保留scale 位小数
  * @return 两个参数的积
  */
 public static String mul(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.multiply(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
 }

 /**
  * 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
  *
  * @param v1 被除数
  * @param v2 除数
  * @return 两个参数的商
  */

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

 /**
  * 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
  *
  * @param v1 被除数
  * @param v2 除数
  * @param scale 表示表示需要精确到小数点以后几位。
  * @return 两个参数的商
  */
 public static double div(double v1, double v2, 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
  *
  * @param v1 被除数
  * @param v2 除数
  * @param scale 表示需要精确到小数点以后几位
  * @return 两个参数的商
  */
 public static String div(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(v1);
  return b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
 }

 /**
  * 提供精确的小数位四舍五入处理
  *
  * @param v  需要四舍五入的数字
  * @param scale 小数点后保留几位
  * @return 四舍五入后的结果
  */
 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();
 }

 /**
  * 提供精确的小数位四舍五入处理
  *
  * @param v  需要四舍五入的数字
  * @param scale 小数点后保留几位
  * @return 四舍五入后的结果
  */
 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();
 }

 /**
  * 取余数
  *
  * @param v1 被除数
  * @param v2 除数
  * @param scale 小数点后保留几位
  * @return 余数
  */
 public static String remainder(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.remainder(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
 }

 /**
  * 取余数 BigDecimal
  *
  * @param v1 被除数
  * @param v2 除数
  * @param scale 小数点后保留几位
  * @return 余数
  */
 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);
 }

 /**
  * 比较大小
  *
  * @param v1 被比较数
  * @param v2 比较数
  * @return 如果v1 大于v2 则 返回true 否则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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