BigDecimal需要避免的一些坑

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2024年03月28日 08:29 · 阅读数 9

为什么要用BigDecimal？

因为float和double是不精确的，在进行一些金额相关的计算时，对准确度要求较高，因此要使用BigDecimal。

为什么float和double是不精确的呢？

这要从十进制转二进制讲起，整数转为二进制，采用的是“除2取余，倒序排列”。比如10转为二进制是1010，计算如下：

10 / 2 = 5 余 0

5 / 2 = 2 余 1

2 / 2 = 1 余 0

1 / 2 = 0 余 1

当整数部分变为0时停止计算，此时取余数的倒叙排列，则为1010。

而小数转为二进制，采用的是“乘2取整，正序排列”。比如0.625变为小数是0.101，计算如下：

0.625 * 2 = 1.25 --取出整数部分 1

0.25 * 2 = 0.5 --取出整数部分 0

0.5 * 2 = 1 --取出整数部分 1

没有小数时停止计算，此时，取整数的正序排列，则为 0.101。

那么所有小数都能精确的转为二进制吗？

并不是，比如0.1要转为二进制，我们计算一下：

0.1 * 2 = 0.2 --取出整数部分 0

0.2 * 2 = 0.4 --取出整数部分 0

0.4 * 2 = 0.8 --取出整数部分 0

0.8 * 2 = 1.6 --取出整数部分 1

0.6 * 2 = 1.2 --取出整数部分 1

0.2 * 2 = 0.4 --取出整数部分 0

······

到这里就发现了，0.1 转为二进制是0.000110......，会一直循环下去，所以说float和double是不精确的。

为什么BigDecimal是精确的？

BigDecimal是由无标度值和标度两部分组成，比如 3.12 在 BigDecimal内部其实形式为（312,2），312是无标度值，而2是标度，也就是小数位数。很明显 312 是整数，可以精确的转为二进制，因此BigDecimal是精确的。

BigDecimal要避免的一些坑

那么既然BigDecimal是精确的，是不是就可以随意使用呢？实际上BigDecimal也有一些需要注意的地方，否则就会掉坑里了。

BigDecimal的创建

有以下几种创建方式

public BigDecimal(double val);
public BigDecimal(long val);
public BigDecimal(String val);

BigDecimal.valueOf(double val);
BigDecimal.valueOf(long val);

那么采用这几种方式创建一个0.1，看下结果会有什么不同？

public static void testDecimal() {

    BigDecimal a = new BigDecimal(0.1);

    BigDecimal b = new BigDecimal("0.1");

    BigDecimal c = BigDecimal.valueOf(0.1);

    System.out.println("a = " + a);
    System.out.println("b = " + b);
    System.out.println("c = " + c);
}

结果为：
a = 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
b = 0.1
c = 0.1

有人就疑惑了，上面不是刚说到BigDecimal是精确的吗，怎么这里通过new BigDecimal(double val)方式创建的就不是精确的了。这是因为传进去的0.1是个double值，而double转为二进制后是不精确的，实际上传的值是new BigDecimal(0.10000000000000000555111...) ，因此BigDecimal也就不再是0.1了。

为什么BigDecimal.valueOf(0.1)方式传进的也是double值，是精确的呢，我们看下源码

BigDecimal需要避免的一些坑

Double.toString(0.10000000000000000555111...)，经过计算，最后会变为字符串0.1，因此BigDecimal也就为0.1了。

因此对于double转BigDecimal，要采用 new BigDecimal(String val) 方式或者BigDecimal.valueOf() 方式，不能使用new BigDecimal(double val)方式。

BigDecimal加减乘除运算

加减乘除计算

public static void testDecimal2() {
    BigDecimal a = new BigDecimal("2.5");
    BigDecimal b = new BigDecimal("2.0");
    BigDecimal c = new BigDecimal("1.5");

    System.out.println("a + b = " + a.add(b));
    System.out.println("a - b = " + a.subtract(b));
    System.out.println("a * b = " + a.multiply(b));
    System.out.println("a / b = " + a.divide(b));
}

计算结果如下

BigDecimal需要避免的一些坑

如果计算 a / c 会怎样呢，我们试下

System.out.println("a / c = " + a.divide(c));

结果是

BigDecimal需要避免的一些坑

这个错误告诉我们 a / c 除不尽，所以报错了。正确写法应该如下所示：

System.out.println("a / c = " + a.divide(c,2, RoundingMode.HALF_UP));

2代表保留2位小数，RoundingMode.HALF_UP代表是四舍五入，和BigDecimal.ROUND_HALF_UP是一样的。RoundingMode除了HALF_UP模式，还有很多类型，比如UP模式，进入RoundingMode.UP看看注释，就能清楚的理解其含义

BigDecimal需要避免的一些坑

多项计算用法：

System.out.println("a / c * b = " + a.divide(c,10, RoundingMode.HALF_UP).multiply(b).setScale(2,RoundingMode.HALF_UP));

a / c 时保留10位小数，是为了中间的值更加精确，然后乘以 b ，最后再通过setScale(2,RoundingMode.HALF_UP) 四舍五入保留2位小数。

BigDecimal比较大小

看下equals和compareTo两个方法有什么区别

public static void testDecimal3() {
    BigDecimal a = new BigDecimal("1.0");
    BigDecimal b = new BigDecimal("1.00");

    System.out.println("a.equals(b) = " + a.equals(b));

    //compareTo  0为相等，1为大于，-1是小于
    boolean value = a.compareTo(b) == 0 ? true : false;

    System.out.println("a.compareTo(b) = " + value);

}

结果如下：

BigDecimal需要避免的一些坑

如果前面的内容认真看了，这里应该能大致猜到。BigDecimal("1.0") 实际内部的形式是 (10,1)，而BigDecimal("1.00")实际内部形式是(100,2)，它们两个的无标度值和标度都不同，所以通过equals比较是不等的。比较大小应该用compareTo方法去比较。

总结

1.在涉及金额计算等精确度要求较高的场景，应该使用BigDecimal。

2.BigDecimal创建对象时应该使用字符串构造器方法或者BigDecimal.valueOf()方法。

3.BigDecimal在复杂计算时，除法计算要带上精度，最后的值也要设置精度。

4.BigDecimal比较大小时应采用compareTo()方法比较