BigDecimal的使用说明

前言

问：为什么使用BigDecimal计算浮点型数据？
浮点数没有办法是用二进制进行精确表示。我们的CPU表示浮点数由两个部分组成：指数和尾数，这样的表示方法一般都会失去一定的精确度，有些浮点数运算也会产生一定的误差。
因此在大多数的商业计算中，一般采用java.math.BigDecimal类来进行精确计算，最常见的是银行系统或者计费系统的结算。

BigDecimal的构造方法

针对double类型的数字有以下三种构造方法：

1. BigDecimal(double val)，不建议使用，会丢失精度
2. BigDecimal(String val)，建议使用
3. static BigDecimal valueOf(double val) ，建议使用

针对BigDecimal的构造方法的测试：

    /**
     * 使用几种构造方法之间比较
     */
    @Test
    public void constructorCompareTest() {
        double d1 = 2.35;
        double d2 = 2.0;
        System.out.println("*********************BigDecimal(double val)（不允许使用）*********************");
        System.out.println("使用BigDecimal BigDecimal(" + d1 + ")构造方法结果为：" + new BigDecimal(d1));
        System.out.println("使用BigDecimal BigDecimal(" + d2 + ")构造方法结果为：" + new BigDecimal(d2));
        System.out.println("*********************BigDecimal(String val)（推荐使用）***********************");
        System.out.println("使用BigDecimal BigDecimal(\"" + String.valueOf(d1) + "\")构造方法结果为：" + new BigDecimal(String.valueOf(d1)));
        System.out.println("使用BigDecimal BigDecimal(\"" + String.valueOf(d2) + "\")构造方法结果为：" + new BigDecimal(String.valueOf(d2)));
        System.out.println("**************static BigDecimal valueOf(double val)（推荐使用）***************");
        System.out.println("使用static BigDecimal valueOf(" + d1 + ")构造方法结果为：" + BigDecimal.valueOf(d1));
        System.out.println("使用static BigDecimal valueOf(" + d2 + ")构造方法结果为：" + BigDecimal.valueOf(d2));

        BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(1);
        BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(1.00000);
        System.out.println("b1使用equals比较b2：" + b1.equals(b2));
        //compareTo结果：1代表b1>b2, 0代表b1=b2, -1代表b1<b2
        System.out.println("b1使用compareTo比较b2：" + b1.compareTo(b2));
    }

打印结果如下：

*********************BigDecimal(double val)（不允许使用）*********************
使用BigDecimal BigDecimal(2.35)构造方法结果为：2.350000000000000088817841970012523233890533447265625
使用BigDecimal BigDecimal(2.0)构造方法结果为：2
*********************BigDecimal(String val)（推荐使用）***********************
使用BigDecimal BigDecimal("2.35")构造方法结果为：2.35
使用BigDecimal BigDecimal("2.0")构造方法结果为：2.0
**************static BigDecimal valueOf(double val)（推荐使用）***************
使用static BigDecimal valueOf(2.35)构造方法结果为：2.35
使用static BigDecimal valueOf(2.0)构造方法结果为：2.0
b1使用equals比较b2：false
b1使用compareTo比较b2：0

BigDecimal的舍入模式

BigDecimal有如下7种舍入模式

	/**
     * Rounding mode to round away from zero.
     * 向远离0的方向舍入
     */
    public final static int ROUND_UP = 0;

    /**
     * Rounding mode to round towards zero.
     * 向靠近0方向舍入
     */
    public final static int ROUND_DOWN = 1;

    /**
     * Rounding mode to round towards positive infinity.
     * 向正无穷方向舍入
     */
    public final static int ROUND_CEILING = 2;

    /**
     * Rounding mode to round towards negative infinity.
     * 向负无穷方向舍入
     */
    public final static int ROUND_FLOOR = 3;

    /**
     * Rounding mode to round towards {@literal "nearest neighbor"}
     * unless both neighbors are equidistant, in which case round up.
     * 向（距离）最近的一边舍入，除非两边（的距离）是相等,如果是这样，向上舍入, 1.55保留一位小数结果为1.6
     */
    public final static int ROUND_HALF_UP = 4;

    /**
     * Rounding mode to round towards {@literal "nearest neighbor"}
     * unless both neighbors are equidistant, in which case round
     * down.
     * 向（距离）最近的一边舍入，除非两边（的距离）是相等,如果是这样，向下舍入, 例如1.55 保留一位小数结果为1.5
     */
    public final static int ROUND_HALF_DOWN = 5;

    /**
     * Rounding mode to round towards the {@literal "nearest neighbor"}
     * unless both neighbors are equidistant, in which case, round
     * towards the even neighbor.
     * 向（距离）最近的一边舍入，除非两边（的距离）是相等,如果是这样，如果保留位数是奇数，使用ROUND_HALF_UP ，如果是偶数，使用ROUND_HALF_DOWN
     */
    public final static int ROUND_HALF_EVEN = 6;

    /**
     * Rounding mode to assert that the requested operation has an exact
     * result, hence no rounding is necessary.
     * 计算结果是精确的，不需要舍入模式
     */
    public final static int ROUND_UNNECESSARY = 7;

测试代码

    /**
     * BigDecimal保留小数位
     */
    @Test
    public void setScaleTest() {

        BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(3.145);
        System.out.println("BigDecimal.ROUND_UP = " + BigDecimal.ROUND_UP + ", 处理 " + b1 + " 打印结果：" + b1.setScale(2, BigDecimal.ROUND_UP));
        System.out.println("BigDecimal.ROUND_DOWN = " + BigDecimal.ROUND_DOWN + ", 处理" + b1 + "打印结果：" + b1.setScale(2, BigDecimal.ROUND_DOWN));

        System.out.println("BigDecimal.ROUND_CEILING = " + BigDecimal.ROUND_CEILING + ",打印结果：" + b1.setScale(2, BigDecimal.ROUND_CEILING));
        System.out.println("BigDecimal.ROUND_FLOOR = " + BigDecimal.ROUND_FLOOR + ",打印结果：" + b1.setScale(2, BigDecimal.ROUND_FLOOR));

        System.out.println("BigDecimal.ROUND_HALF_UP = " + BigDecimal.ROUND_HALF_UP + ",打印结果：" + b1.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP));
        System.out.println("BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN = " + BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN + ",打印结果：" + b1.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN));

        System.out.println("BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN = " + BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN + ",打印结果：" + b1.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN));
        System.out.println("BigDecimal.ROUND_UNNECESSARY = " + BigDecimal.ROUND_UNNECESSARY + ",打印结果：" + b1.setScale(2, BigDecimal.ROUND_UNNECESSARY));
    }

打印结果

BigDecimal.ROUND_UP = 0, 处理 3.145 打印结果：3.15
BigDecimal.ROUND_DOWN = 1, 处理3.145打印结果：3.14
BigDecimal.ROUND_CEILING = 2,打印结果：3.15
BigDecimal.ROUND_FLOOR = 3,打印结果：3.14
BigDecimal.ROUND_HALF_UP = 4,打印结果：3.15
BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN = 5,打印结果：3.14
BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN = 6,打印结果：3.14

java.lang.ArithmeticException: Rounding necessary
	at java.math.BigDecimal.commonNeedIncrement(BigDecimal.java:4148)
	at java.math.BigDecimal.needIncrement(BigDecimal.java:4204)
	at java.math.BigDecimal.divideAndRound(BigDecimal.java:4112)
	at java.math.BigDecimal.setScale(BigDecimal.java:2452)
	at com.leo.demo.BigDecimalTest.setScaleTest(BigDecimalTest.java:154)
	at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
	at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
	at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
	at org.junit.runners.model.FrameworkMethod$1.runReflectiveCall(FrameworkMethod.java:47)
	at org.junit.internal.runners.model.ReflectiveCallable.run(ReflectiveCallable.java:12)
	at org.junit.runners.model.FrameworkMethod.invokeExplosively(FrameworkMethod.java:44)
	at org.junit.internal.runners.statements.InvokeMethod.evaluate(InvokeMethod.java:17)
	at org.junit.runners.ParentRunner.runLeaf(ParentRunner.java:271)
	at org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner.runChild(BlockJUnit4ClassRunner.java:70)
	at org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner.runChild(BlockJUnit4ClassRunner.java:50)
	at org.junit.runners.ParentRunner$3.run(ParentRunner.java:238)
	at org.junit.runners.ParentRunner$1.schedule(ParentRunner.java:63)
	at org.junit.runners.ParentRunner.runChildren(ParentRunner.java:236)
	at org.junit.runners.ParentRunner.access$000(ParentRunner.java:53)
	at org.junit.runners.ParentRunner$2.evaluate(ParentRunner.java:229)
	at org.junit.runners.ParentRunner.run(ParentRunner.java:309)
	at org.junit.runner.JUnitCore.run(JUnitCore.java:160)
	at com.intellij.junit4.JUnit4IdeaTestRunner.startRunnerWithArgs(JUnit4IdeaTestRunner.java:74)
	at com.intellij.rt.execution.junit.JUnitStarter.prepareStreamsAndStart(JUnitStarter.java:211)
	at com.intellij.rt.execution.junit.JUnitStarter.main(JUnitStarter.java:67)
	at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
	at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
	at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:134)

异常说明：

java.lang.ArithmeticException: Rounding necessary
	at java.math.BigDecimal.commonNeedIncrement(BigDecimal.java:4148)
	at java.math.BigDecimal.needIncrement(BigDecimal.java:4204)

出错原因精度丢失问题，要指定舍入模式或者扩大保留小数的位数

上面的最后可以做如下修改：

System.out.println("BigDecimal.ROUND_UNNECESSARY = " + BigDecimal.ROUND_UNNECESSARY + ",打印结果：" + b1.setScale(3, BigDecimal.ROUND_UNNECESSARY));

打印结果

BigDecimal.ROUND_UP = 0, 处理 3.145 打印结果：3.15
BigDecimal.ROUND_DOWN = 1, 处理3.145打印结果：3.14
BigDecimal.ROUND_CEILING = 2,打印结果：3.15
BigDecimal.ROUND_FLOOR = 3,打印结果：3.14
BigDecimal.ROUND_HALF_UP = 4,打印结果：3.15
BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN = 5,打印结果：3.14
BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN = 6,打印结果：3.14
BigDecimal.ROUND_UNNECESSARY = 7,打印结果：3.145

BigDecimal计算数字的工具类

package com.leo.demo.bigdecimaltest;

/**
 * @ClassName: BigDecimalTest
 * @Description: 关于带浮点数据的计算
 * @Author: leo825
 * @Date: 2020-04-29 09:12
 * @Version: 1.0
 */

import java.math.BigDecimal;


public class BigDecimalUtil {

    // 除法运算默认精度
    private static final int DEF_DIV_SCALE = 10;

    private BigDecimalUtil() {

    }

    /**
     * 精确加法
     */
    public static double add(double value1, double value2) {
        BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(value1);
        BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(value2);
        return b1.add(b2).doubleValue();
    }

    /**
     * 精确减法
     */
    public static double sub(double value1, double value2) {
        BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(value1);
        BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(value2);
        return b1.subtract(b2).doubleValue();
    }

    /**
     * 精确乘法
     */
    public static double mul(double value1, double value2) {
        BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(value1);
        BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(value2);
        return b1.multiply(b2).doubleValue();
    }

    /**
     * 精确除法 使用默认精度
     */
    public static double div(double value1, double value2) throws IllegalAccessException {
        return div(value1, value2, DEF_DIV_SCALE);
    }

    /**
     * 精确除法
     *
     * @param scale 精度
     */
    public static double div(double value1, double value2, int scale) throws IllegalAccessException {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalAccessException("精确度不能小于0");
        }
        BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(value1);
        BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(value2);
        return b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
    }

    /**
     * 四舍五入
     *
     * @param scale 小数点后保留几位
     */
    public static double round(double v, int scale) throws IllegalAccessException {
        return div(v, 1, scale);
    }

    /**
     * 比较大小
     */
    public static boolean equalTo(BigDecimal b1, BigDecimal b2) {
        if (b1 == null || b2 == null) {
            return false;
        }
        return 0 == b1.compareTo(b2);
    }


    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException {
        double value1 = 1.1234223432344;
        double value2 = 3.1415926535897;
        BigDecimal value3 = BigDecimal.valueOf(value1);
        BigDecimal value4 = BigDecimal.valueOf(value2);
        System.out.println("精确加法=================" + BigDecimalUtil.add(value1, value2));
        System.out.println("精确减法=================" + BigDecimalUtil.sub(value1, value2));
        System.out.println("精确乘法=================" + BigDecimalUtil.mul(value1, value2));
        System.out.println("精确除法 默认精度=================" + BigDecimalUtil.div(value1, value2));
        System.out.println("精确除法 设置精度=================" + BigDecimalUtil.div(value1, value2, 20));
        System.out.println("四舍五入 小数点后保留几位 =================" + BigDecimalUtil.round(value1, 10));
        System.out.println("比较大小 =================" + BigDecimalUtil.equalTo(value3, value4));
    }
}