详解java中BigDecimal精度问题

一、背景

在实际开发中，对于 不需要任何准确计算精度的属性可以直接使用float或double，但是如果需要精确计算结果，则必须使用bigdecimal，例如价格、质量。

为什么这么说，主要有两点

1、double计算会有精度丢失问题

2、在除法运算时，bigdecimal提供了丰富的取舍规则。(double虽然可以通过numberformat进行四舍五入，但是numberformat是线程不安全的)

对于精度问题我们可以看下实际的例子

public static void main(string[] args) {
    //正常 3.3
    system.out.println("加法结果："+(1.1+2.2));
    //正常 -7.9
    system.out.println("减法结果："+(2.2-10.1));
    //正常 2.42
    system.out.println("乘法结果："+(1.1*2.2));
    //正常 0.44
    system.out.println("除法结果："+(4.4/10));
}

实际控制台输出

为什么会这样

在于我们的计算机是二进制的。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。如：2.4的二进制表示并非就是精确的2.4。反而最为接近的二进制表示是 2.3999999999999999。

浮点数的值实际上是由一个特定的数学公式计算得到的。

二、bigdecimal构造函数

1、四种构造函数

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。

这几个都是常用的构造器，他们返回的对象都是bigdecimal对象。换而言之，将bigdecimal对象转换为其他类型的对象，我们通过以下几种。

tostring()          //将bigdecimal对象的数值转换成字符串。
doublevalue()       //将bigdecimal对象中的值以双精度数返回。
floatvalue()        //将bigdecimal对象中的值以单精度数返回。
longvalue()         //将bigdecimal对象中的值以长整数返回。
intvalue()          //将bigdecimal对象中的值以整数返回。

这里需要非常注意bigdecimal(double)的构造函数，也是会存在精度丢失的问题,其它的不会，这里也可以举例说明

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);
}

控制台实际输出

从图中很明显可以看出，对于double的构造函数是会存在精度丢失的可能的。

2、为什么会出现这种情况

这个在new bigdecimal(double)类型的构造函数上的注解有解释说明。

这个构造函数的结果可能有些不可预测。 可以假设在java中写入new bigdecimal(0.1)创建一个bigdecimal ，它完全等于0.1（非标尺值为1，比例为1），但实际上等于

0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。 这是因为0.1不能像double （或者作为任何有限长度的二进制分数）精确地表示。

因此，正在被传递给构造的值不是正好等于0.1。

3、如何解决

有两种常用的解决办法。

1、是将double 通过double.tostring(double)先转为string，然后放入bigdecimal的string构造函数中。

2、不通过bigdecimal的构造函数，而是通过它的静态方法bigdecimal.valueof(double),也同样不会丢失精度。

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);
}

运行结果

这样也能保证，对与double而言，转bigdecimal不会出现精度丢失的情况。

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余数=" + remainder_result);
    system.out.println("4.5和1.5最大数=" + max_result);
    system.out.println("4.5和1.5最小数=" + min_result);
    system.out.println("-10.5的绝对值=" + abs_result);
    system.out.println("4.5的相反数=" + 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余数=0.0

4.5和1.5最大数=4.5

4.5和1.5最小数=1.5

-10.5的绝对值=10.5

4.5的相反数=-4.5

这里把除法单独再讲一下,因为除法操作的时候会有除不尽的情况，，比如 3,5/3，这时会报错java.lang.arithmeticexception: non-terminating decimal expansion;

no exact representable decimal result。所以这里要考虑除不尽的情况下，保留几位小数,取舍规则。（除法如果可能存在除不进，那就用下面方法）

bigdecimal divide(bigdecimal divisor, int scale, int roundingmode) 第一参数表示除数，第二个参数表示小数点后保留位数，第三个参数表示取舍规则。

2、取舍规则

round_up          //不管保留数字后面是大是小(0除外)都会进1
round_down        //保留设置数字，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     //向正无穷方向舍入
round_floor       //向负无穷方向舍入
round_half_even   //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
round_unnecessary //计算结果是精确的，不需要舍入模式 

注意 我们最常用的应该是 round_half_up(四舍五入)

这里举几个常用的取舍规则

 public static void main(string[] args) {

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

    //不管保留数字后面是大是小(0除外)都会进1 所以这里输出为1.2
    bigdecimal divide_1 = a.divide(b,1,bigdecimal.round_up);
    //保留设置数字，后面所有直接去除         所以这里输出为1.1
    bigdecimal divide_2 = a.divide(b,1,bigdecimal.round_down);
    //常用的四舍五入         所以这里输出1.2
    bigdecimal divide_3 = a.divide(b,1,bigdecimal.round_half_up);
    //这个可以理解成五舍六入   所以这里输出1.1
    bigdecimal divide_4 = a.divide(b,1,bigdecimal.round_half_down);
    //这里将1.15改成1.16
    bigdecimal c = new bigdecimal("1.16");
    //那么这里就符合六入了 所以输出变为1.2
    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);

}

运行结果

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。

示例

public static void main(string[] args) {
    //建立货币格式化引用
    numberformat currency = numberformat.getcurrencyinstance();
    //建立百分比格式化引用
    numberformat percent = numberformat.getpercentinstance();
    //百分比小数点最多3位
    percent.setmaximumfractiondigits(3);
    //取整
    numberformat integerinstance = numberformat.getintegerinstance();
    ////金额
    bigdecimal loanamount = new bigdecimal("188.555");
    ////利率
    bigdecimal interestrate = new bigdecimal("0.018555555");
    //没有指定保留位数的情况下 默认保留2位
    system.out.println("金额: " + currency.format(loanamount));
    //货币(百分比)格式化   指定默认的取舍规则是四舍五入
    system.out.println("利率: " + percent.format(interestrate));
    //取整还有点不一样 188.555取整为189, 188.51也是189 但是189.5确实188,所以它不是真正意义上的四舍五入
    system.out.println("取整: " + integerinstance.format(loanamount));
}

运行结果

金额: ￥188.56利率: 1.856%取整: 189

这里有几点在说明下

1、格式化的时候没有指定保留位数的情况下 默认保留2位。

2、货币(百分比)格式化 指定默认的取舍规则是四舍五入。

3、取整还有点不一样 188.555取整为189, 188.51也是189 但是189.5确实188,所以它不是真正意义上的四舍五入。

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