詳解java中BigDecimal精度問(wèn)題

目錄

一、背景

在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，對于 不需要任何準確計算精度的屬性可以直接使用float或double，但是如果需要精確計算結果，則必須使用BigDecimal，例如價(jià)格、質(zhì)量。

為什么這么說(shuō)，主要有兩點(diǎn)

1、double計算會(huì )有精度丟失問(wèn)題

2、在除法運算時(shí)，BigDecimal提供了豐富的取舍規則。(double雖然可以通過(guò)NumberFormat進(jìn)行四舍五入，但是NumberFormat是線(xiàn)程不安全的)

對于精度問(wèn)題我們可以看下實(shí)際的例子

public static void main(String[] args) {
    //正常 3.3
    System.out.println("加法結果："+(1.1+2.2));
    //正常 -7.9
    System.out.println("減法結果："+(2.2-10.1));
    //正常 2.42
    System.out.println("乘法結果："+(1.1*2.2));
    //正常 0.44
    System.out.println("除法結果："+(4.4/10));
}

實(shí)際控制臺輸出

為什么會(huì )這樣

在于我們的計算機是二進(jìn)制的。浮點(diǎn)數沒(méi)有辦法是用二進(jìn)制進(jìn)行精確表示。我們的CPU表示浮點(diǎn)數由兩個(gè)部分組成：指數和尾數，這樣的表示方法一般都會(huì )

失去一定的精確度，有些浮點(diǎn)數運算也會(huì )產(chǎn)生一定的誤差。如：2.4的二進(jìn)制表示并非就是精確的2.4。反而最為接近的二進(jìn)制表示是 2.3999999999999999。

浮點(diǎn)數的值實(shí)際上是由一個(gè)特定的數學(xué)公式計算得到的。

二、BigDecimal構造函數

1、四種構造函數

BigDecimal(int)     //創(chuàng  )建一個(gè)具有參數所指定整數值的對象。
BigDecimal(double)  //創(chuàng  )建一個(gè)具有參數所指定雙精度值的對象。
BigDecimal(long)    //創(chuàng  )建一個(gè)具有參數所指定長(cháng)整數值的對象。
BigDecimal(String)  //創(chuàng  )建一個(gè)具有參數所指定以字符串表示的數值的對象。

這幾個(gè)都是常用的構造器，他們返回的對象都是BigDecimal對象。換而言之，將BigDecimal對象轉換為其他類(lèi)型的對象，我們通過(guò)以下幾種。

toString()          //將BigDecimal對象的數值轉換成字符串。
doubleValue()       //將BigDecimal對象中的值以雙精度數返回。
floatValue()        //將BigDecimal對象中的值以單精度數返回。
longValue()         //將BigDecimal對象中的值以長(cháng)整數返回。
intValue()          //將BigDecimal對象中的值以整數返回。

這里需要非常注意BigDecimal(double)的構造函數，也是會(huì )存在精度丟失的問(wèn)題,其它的不會(huì )，這里也可以舉例說(shuō)明

public static void main(String[] args) {
    BigDecimal intDecimal = new BigDecimal(10);
    BigDecimal doubleDecimal = new BigDecimal(4.3);
    BigDecimal longDecimal = new BigDecimal(10L);
    BigDecimal stringDecimal = new BigDecimal("4.3");
    System.out.println("intDecimal=" + intDecimal);
    System.out.println("doubleDecimal=" + doubleDecimal);
    System.out.println("longDecimal=" + longDecimal);
    System.out.println("stringDecimal=" + stringDecimal);
}

控制臺實(shí)際輸出

從圖中很明顯可以看出，對于double的構造函數是會(huì )存在精度丟失的可能的。

2、為什么會(huì )出現這種情況

這個(gè)在new BigDecimal(double)類(lèi)型的構造函數上的注解有解釋說(shuō)明。

這個(gè)構造函數的結果可能有些不可預測。 可以假設在Java中寫(xiě)入new BigDecimal(0.1)創(chuàng )建一個(gè)BigDecimal ，它完全等于0.1（非標尺值為1，比例為1），但實(shí)際上等于

0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。 這是因為0.1不能像double （或者作為任何有限長(cháng)度的二進(jìn)制分數）精確地表示。

因此，正在被傳遞給構造的值不是正好等于0.1。

3、如何解決

有兩種常用的解決辦法。

1、是將double 通過(guò)Double.toString(double)先轉為String，然后放入BigDecimal的String構造函數中。

2、不通過(guò)BigDecimal的構造函數，而是通過(guò)它的靜態(tài)方法BigDecimal.valueOf(double),也同樣不會(huì )丟失精度。

示例

 public static void main(String[] args) {
    String string = Double.toString(4.3);
    BigDecimal stringBigDecimal = new BigDecimal(string);
    BigDecimal bigDecimal = BigDecimal.valueOf(4.3);
    System.out.println("stringBigDecimal = " + stringBigDecimal);
    System.out.println("bigDecimal = " + bigDecimal);
}

運行結果

這樣也能保證，對與double而言，轉BigDecimal不會(huì )出現精度丟失的情況。

三、常用方法

1、常用方法

示例

public static void main(String[] args) {
    BigDecimal a = new BigDecimal("4.5");
    BigDecimal b = new BigDecimal("1.5");
    BigDecimal c = new BigDecimal("-10.5");

    BigDecimal add_result = a.add(b);
    BigDecimal subtract_result = a.subtract(b);
    BigDecimal multiply_result = a.multiply(b);
    BigDecimal divide_result = a.divide(b);
    BigDecimal remainder_result = a.remainder(b);
    BigDecimal max_result = a.max(b);
    BigDecimal min_result = a.min(b);
    BigDecimal abs_result = c.abs();
    BigDecimal negate_result = a.negate();

    System.out.println("4.5+1.5=" + add_result);
    System.out.println("4.5-1.5=" + subtract_result);
    System.out.println("4.5*1.5=" + multiply_result);
    System.out.println("4.5/1.5=" + divide_result);
    System.out.println("4.5/1.5余數=" + remainder_result);
    System.out.println("4.5和1.5最大數=" + max_result);
    System.out.println("4.5和1.5最小數=" + min_result);
    System.out.println("-10.5的絕對值=" + abs_result);
    System.out.println("4.5的相反數=" + negate_result);
}

4.5+1.5=6.0

4.5-1.5=3.0

4.5*1.5=6.75

4.5/1.5=3

4.5/1.5余數=0.0

4.5和1.5最大數=4.5

4.5和1.5最小數=1.5

-10.5的絕對值=10.5

4.5的相反數=-4.5

這里把除法單獨再講一下,因為除法操作的時(shí)候會(huì )有除不盡的情況，，比如 3,5/3，這時(shí)會(huì )報錯java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion;

no exact representable decimal result。所以這里要考慮除不盡的情況下，保留幾位小數,取舍規則。（除法如果可能存在除不進(jìn)，那就用下面方法）

BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, int roundingMode) 第一參數表示除數，第二個(gè)參數表示小數點(diǎn)后保留位數，第三個(gè)參數表示取舍規則。

2、取舍規則

ROUND_UP          //不管保留數字后面是大是小(0除外)都會(huì )進(jìn)1
ROUND_DOWN        //保留設置數字，后面所有直接去除
ROUND_HALF_UP     //常用的四舍五入 
ROUND_HALF_DOWN   //五舍六入
ROUND_CEILING     //向正無(wú)窮方向舍入
ROUND_FLOOR       //向負無(wú)窮方向舍入
ROUND_HALF_EVEN   //向（距離）最近的一邊舍入，除非兩邊（的距離）是相等,如果是這樣，如果保留位數是奇數，使用ROUND_HALF_UP，如果是偶數，使用ROUND_HALF_DOWN
ROUND_UNNECESSARY //計算結果是精確的，不需要舍入模式 

注意 我們最常用的應該是 ROUND_HALF_UP(四舍五入)

這里舉幾個(gè)常用的取舍規則

 public static void main(String[] args) {

    BigDecimal a = new BigDecimal("1.15");
    BigDecimal b = new BigDecimal("1");

    //不管保留數字后面是大是小(0除外)都會(huì )進(jìn)1 所以這里輸出為1.2
    BigDecimal divide_1 = a.divide(b,1,BigDecimal.ROUND_UP);
    //保留設置數字，后面所有直接去除         所以這里輸出為1.1
    BigDecimal divide_2 = a.divide(b,1,BigDecimal.ROUND_DOWN);
    //常用的四舍五入         所以這里輸出1.2
    BigDecimal divide_3 = a.divide(b,1,BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
    //這個(gè)可以理解成五舍六入   所以這里輸出1.1
    BigDecimal divide_4 = a.divide(b,1,BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN);
    //這里將1.15改成1.16
    BigDecimal c = new BigDecimal("1.16");
    //那么這里就符合六入了 所以輸出變?yōu)?.2
    BigDecimal divide_5 = c.divide(b,1,BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN);
    System.out.println("divide_1 = " + divide_1);
    System.out.println("divide_2 = " + divide_2);
    System.out.println("divide_3 = " + divide_3);
    System.out.println("divide_4 = " + divide_4);
    System.out.println("divide_5 = " + divide_5);

}

運行結果

divide_1 = 1.2

divide_2 = 1.1

divide_3 = 1.2

divide_4 = 1.1

divide_5 = 1.2

四、格式化

由于NumberFormat類(lèi)的format()方法可以使用BigDecimal對象作為其參數，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(jìn)行格式化控制。

以利用BigDecimal對貨幣和百分比格式化為例。首先，創(chuàng )建BigDecimal對象，進(jìn)行BigDecimal的算術(shù)運算后，分別建立對貨幣和百分比格式化的引用，最后利用

BigDecimal對象作為format()方法的參數，輸出其格式化的貨幣值和百分比。

示例

public static void main(String[] args) {
    //建立貨幣格式化引用
    NumberFormat currency = NumberFormat.getCurrencyInstance();
    //建立百分比格式化引用
    NumberFormat percent = NumberFormat.getPercentInstance();
    //百分比小數點(diǎn)最多3位
    percent.setMaximumFractionDigits(3);
    //取整
    NumberFormat integerInstance = NumberFormat.getIntegerInstance();
    ////金額
    BigDecimal loanAmount = new BigDecimal("188.555");
    ////利率
    BigDecimal interestRate = new BigDecimal("0.018555555");
    //沒(méi)有指定保留位數的情況下 默認保留2位
    System.out.println("金額: " + currency.format(loanAmount));
    //貨幣(百分比)格式化   指定默認的取舍規則是四舍五入
    System.out.println("利率: " + percent.format(interestRate));
    //取整還有點(diǎn)不一樣 188.555取整為189, 188.51也是189 但是189.5確實(shí)188,所以它不是真正意義上的四舍五入
    System.out.println("取整: " + integerInstance.format(loanAmount));
}

運行結果

金額: ￥188.56利率: 1.856%取整: 189

這里有幾點(diǎn)在說(shuō)明下

1、格式化的時(shí)候沒(méi)有指定保留位數的情況下 默認保留2位。

2、貨幣(百分比)格式化 指定默認的取舍規則是四舍五入。

3、取整還有點(diǎn)不一樣 188.555取整為189, 188.51也是189 但是189.5確實(shí)188,所以它不是真正意義上的四舍五入。

以上就是詳解java中BigDecimal精度問(wèn)題的詳細內容，更多關(guān)于java的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！