線上慎用 BigDecimal ，別被開出了

大家好，我是鵬磊。

一、BigDecimal概述

Java在java.math包中提供的API類BigDecimal，用來對超過16位元有效位的數進行精確的運算。雙精度浮點型變量double可以處理16位元有效數，但在實際套用中，可能需要對更大或者更小的數進行運算和處理。一般情況下，對於那些不需要準確計算精度的數位，我們可以直接使用Float和Double處理，但是Double.valueOf(String) 和Float.valueOf(String)會遺失精度。所以開發中，如果我們需要精確計算的結果，則必須使用BigDecimal類來操作。

BigDecimal所建立的是物件，故我們不能使用傳統的+、-、*、/等算術運算子直接對其物件進行數學運算，而必須呼叫其相對應的方法。方法中的參數也必須是BigDecimal的物件。構造器是類的特殊方法，專門用來建立物件，特別是帶有參數的物件。

二、BigDecimal常用建構函式

2.1、常用建構函式

1、 BigDecimal(int)；

建立一個具有參數所指定整數值的物件

2、 BigDecimal(double)；

建立一個具有參數所指定雙精度值的物件

3、 BigDecimal(long)；

建立一個具有參數所指定長整數值的物件

4、 BigDecimal(String)；

建立一個具有參數所指定以字串表示的數值的物件

2.2、使用問題分析

使用範例：

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);


結果範例：

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


原因分析：

1）參數型別為double的構造方法的結果有一定的不可預知性。有人可能認為在Java中寫入newBigDecimal(0.1)所建立的BigDecimal正好等於 0.1（非標度值 1，其標度為 1），但是它實際上等於0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。這是因為0.1無法準確地表示為 double（或者說對於該情況，不能表示為任何有限長度的二進制小數）。這樣，傳入到構造方法的值不會正好等於 0.1（雖然表面上等於該值）。

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2）String 構造方法是完全可預知的：寫入 newBigDecimal(「0.1」) 將建立一個 BigDecimal，它正好等於預期的 0.1。因此，比較而言， 通常建議優先使用String構造方法。

3）當double必須用作BigDecimal的源時，請註意，此構造方法提供了一個準確轉換；它不提供與以下操作相同的結果：先使用Double.toString(double)方法，然後使用BigDecimal(String)構造方法，將double轉換為String。要獲取該結果，請使用static valueOf(double)方法。

三、BigDecimal常用方法詳解

3.1、常用方法

1、 add(BigDecimal)；

BigDecimal物件中的值相加，返回BigDecimal物件

2、 subtract(BigDecimal)；

BigDecimal物件中的值相減，返回BigDecimal物件

3、 multiply(BigDecimal)；

BigDecimal物件中的值相乘，返回BigDecimal物件

4、 divide(BigDecimal)；

BigDecimal物件中的值相除，返回BigDecimal物件

5、 toString()；

將BigDecimal物件中的值轉換成字串

6、 doubleValue()；

將BigDecimal物件中的值轉換成雙精度數

7、 floatValue()；

將BigDecimal物件中的值轉換成單精度數

8、 longValue()；

將BigDecimal物件中的值轉換成長整數

9、 intValue()；

將BigDecimal物件中的值轉換成整數

3.2、BigDecimal大小比較

java中對BigDecimal比較大小一般用的是bigdemical的compareTo方法

int a = bigdemical.compareTo(bigdemical2)


返回結果分析：

a = -1,表示bigdemical小於bigdemical2；
a = 0,表示bigdemical等於bigdemical2；
a = 1,表示bigdemical大於bigdemical2；


舉例：a大於等於b

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


四、BigDecimal格式化

由於NumberFormat類的format()方法可以使用BigDecimal物件作為其參數，可以利用BigDecimal對超出16位元有效數位的貨幣值，百分值，以及一般數值進行格式化控制。

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以利用BigDecimal對貨幣和百分比格式化為例。首先，建立BigDecimal物件，進行BigDecimal的算術運算後，分別建立對貨幣和百分比格式化的參照，最後利用BigDecimal物件作為format()方法的參數，輸出其格式化的貨幣值和百分比。


NumberFormat currency = NumberFormat.getCurrencyInstance(); //建立貨幣格式化參照 
NumberFormat percent = NumberFormat.getPercentInstance(); //建立百分比格式化參照 
percent.setMaximumFractionDigits(3); //百分比小數點最多3位 
BigDecimal loanAmount = new BigDecimal("15000.48"); //貸款金額
BigDecimal interestRate = new BigDecimal("0.008"); //利率
BigDecimal interest = loanAmount.multiply(interestRate); //相乘
System.out.println("貸款金額:\t" + currency.format(loanAmount)); 
System.out.println("利率:\t" + percent.format(interestRate)); 
System.out.println("利息:\t" + currency.format(interest)); 


結果：

貸款金額: ￥15,000.48 利率: 0.8% 利息: ￥120.00


BigDecimal格式化保留2為小數，不足則補0：

public classNumberFormat{
publicstaticvoidmain(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之間的BigDecimal小數，格式化後失去前面的0,則前面直接加上0。
* 2.傳入的參數等於0，則直接返回字串"0.00"
* 3.大於1的小數，直接格式化返回字串
* @param obj傳入的小數
* @return
*/
publicstatic String formatToNumber(BigDecimal obj){
DecimalFormat df = new DecimalFormat("#.00");
if(obj.compareTo(BigDecimal.ZERO)==0) {
return"0.00";
}elseif(obj.compareTo(BigDecimal.ZERO)>0&&obj.compareTo(new BigDecimal(1))<0){
return"0"+df.format(obj).toString();
}else {
return df.format(obj).toString();
}
 }
}

結果為：

3.44
0.00
0.00
0.00
0.01
0.21


五、BigDecimal常見異常

5.1、除法的時候出現異常

java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result


原因分析：

透過BigDecimal的divide方法進行除法時當不整除，出現無限迴圈小數時，就會拋異常：java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.

解決方法：

divide方法設定精確的小數點，如：divide(xxxxx,2)

六、BigDecimal總結

6.1、總結

1、 在需要精確的小數計算時再使用BigDecimal，BigDecimal的效能比double和float差，在處理龐大，復雜的運算時尤為明顯故一般精度的計算沒必要使用BigDecimal；
2、 盡量使用參數型別為String的建構函式；
3、 BigDecimal都是不可變的（immutable）的，在進行每一次四則運算時，都會產生一個新的物件，所以在做加減乘除運算時要記得要保存操作後的值；

6.2、工具類推薦

package com.vivo.ars.util;
import java.math.BigDecimal;
/**
 * 用於高精確處理常用的數學運算
 */
public classArithmeticUtils{
//預設除法運算精度
privatestaticfinalint DEF_DIV_SCALE = 10;
/**
* 提供精確的加法運算
*
* @param v1 被加數
* @param v2 加數
* @return 兩個參數的和
*/
publicstaticdoubleadd(double v1, double v2){
BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
return b1.add(b2).doubleValue();
}
/**
* 提供精確的加法運算
*
* @param v1 被加數
* @param v2 加數
* @return 兩個參數的和
*/
publicstatic BigDecimal add(String v1, String v2){
BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
return b1.add(b2);
}
/**
* 提供精確的加法運算
*
* @param v1 被加數
* @param v2 加數
* @param scale 保留scale 位小數
* @return 兩個參數的和
*/
publicstatic String add(String v1, String v2, int scale){
if (scale < 0) {
thrownew 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();
}
/**
* 提供精確的減法運算
*
* @param v1 被減數
* @param v2 減數
* @return 兩個參數的差
*/
publicstaticdoublesub(double v1, double v2){
BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
return b1.subtract(b2).doubleValue();
}
/**
* 提供精確的減法運算。
*
* @param v1 被減數
* @param v2 減數
* @return 兩個參數的差
*/
publicstatic BigDecimal sub(String v1, String v2){
BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
return b1.subtract(b2);
}
/**
* 提供精確的減法運算
*
* @param v1 被減數
* @param v2 減數
* @param scale 保留scale 位小數
* @return 兩個參數的差
*/
publicstatic String sub(String v1, String v2, int scale){
if (scale < 0) {
thrownew 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();
}
/**
* 提供精確的乘法運算
*
* @param v1 被乘數
* @param v2 乘數
* @return 兩個參數的積
*/
publicstaticdoublemul(double v1, double v2){
BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
return b1.multiply(b2).doubleValue();
}
/**
* 提供精確的乘法運算
*
* @param v1 被乘數
* @param v2 乘數
* @return 兩個參數的積
*/
publicstatic BigDecimal mul(String v1, String v2){
BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
return b1.multiply(b2);
}
/**
* 提供精確的乘法運算
*
* @param v1 被乘數
* @param v2 乘數
* @param scale 保留scale 位小數
* @return 兩個參數的積
*/
publicstaticdoublemul(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);
}
/**
* 提供精確的乘法運算
*
* @param v1 被乘數
* @param v2 乘數
* @param scale 保留scale 位小數
* @return 兩個參數的積
*/
publicstatic String mul(String v1, String v2, int scale){
if (scale < 0) {
thrownew 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（相對）精確的除法運算，當發生除不盡的情況時，精確到
* 小數點以後10位，以後的數位四舍五入
*
* @param v1 被除數
* @param v2 除數
* @return 兩個參數的商
*/
publicstaticdoublediv(double v1, double v2){
return div(v1, v2, DEF_DIV_SCALE);
}
/**
* 提供（相對）精確的除法運算。當發生除不盡的情況時，由scale參數指
* 定精度，以後的數位四舍五入
*
* @param v1 被除數
* @param v2 除數
* @param scale 表示表示需要精確到小數點以後幾位。
* @return 兩個參數的商
*/
publicstaticdoublediv(double v1, double v2, int scale){
if (scale < 0) {
thrownew 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（相對）精確的除法運算。當發生除不盡的情況時，由scale參數指
* 定精度，以後的數位四舍五入
*
* @param v1 被除數
* @param v2 除數
* @param scale 表示需要精確到小數點以後幾位
* @return 兩個參數的商
*/
publicstatic String div(String v1, String v2, int scale){
if (scale < 0) {
thrownew 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();
}
/**
* 提供精確的小數位四舍五入處理
*
* @param v 需要四舍五入的數位
* @param scale 小數點後保留幾位
* @return 四舍五入後的結果
*/
publicstaticdoubleround(double v, int scale){
if (scale < 0) {
thrownew 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();
}
/**
* 提供精確的小數位四舍五入處理
*
* @param v 需要四舍五入的數位
* @param scale 小數點後保留幾位
* @return 四舍五入後的結果
*/
publicstatic String round(String v, int scale){
if (scale < 0) {
thrownew IllegalArgumentException(
"The scale must be a positive integer or zero");
}
BigDecimal b = new BigDecimal(v);
return b.setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
}
/**
* 取余數
*
* @param v1 被除數
* @param v2 除數
* @param scale 小數點後保留幾位
* @return 余數
*/
publicstatic String remainder(String v1, String v2, int scale){
if (scale < 0) {
thrownew 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();
}
/**
* 取余數 BigDecimal
*
* @param v1 被除數
* @param v2 除數
* @param scale 小數點後保留幾位
* @return 余數
*/
publicstatic BigDecimal remainder(BigDecimal v1, BigDecimal v2, int scale){
if (scale < 0) {
thrownew IllegalArgumentException(
"The scale must be a positive integer or zero");
}
return v1.remainder(v2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
}
/**
* 比較大小
*
* @param v1 被比較數
* @param v2 比較數
* @return 如果v1 大於v2 則 返回true 否則false
*/
publicstaticbooleancompare(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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