BigDecimal用法詳解

一、BigDecimal介紹

      Java在java.math包中提供的API類BigDecimal，用來對超過16位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位有效數。在實際應用中，需要對更大或者更小的數進行運算和處理。float和double只能用來做科學計算或者是工程計算，在商業計算中若需要精確的計算結果則要用java.math.BigDecimal類。

二、BigDecimal用法

BigDecimal所創建的是對象，故我們不能使用傳統的+、-、*、/等算術運算符直接對其對象進行數學運算，而必須調用其相對應的方法。方法中的參數也必須是BigDecimal的對象。構造器是類的特殊方法，專門用來創建對象，特別是帶有參數的對象。

• 下面介紹BigDecimal的構造方法

1. BigDecimal(int)           創建一個具有參數所指定整數值的對象。
2. BigDecimal(double)   創建一個具有參數所指定雙精度值的對象。//不允許使用
3. BigDecimal(long)        創建一個具有參數所指定長整數值的對象。
4. BigDecimal(String)    創建一個具有參數所指定以字符串表示的數值的對象。//常用,推薦使用

        另外BigDecimal提供一個靜態方法static BigDecimal valueOf(double d);推薦使用

BigDecimal a =new BigDecimal("1.22");
System.out.println("a values is:"+a);

通過上面的步驟我們利用String構造的方式創建了一個BigDecimal實例化對象a，這時請問上面的輸出是多少？

很多人可能覺得那輸出結果不就是1.22嘛，可實際結果呢？

正確輸出:1.2199999999999999733546474089962430298328399658203125

既然是精確的大數類實現，它自然會有自己的特別之處，下來看看JDK的解釋：

1. 參數類型爲double的構造方法的結果有一定的不可預知性。有人可能認爲在Java中寫入newBigDecimal(0.1)所創建的BigDecimal正好等於 0.1（非標度值 1，其標度爲 1），但是它實際上等於0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。這是因爲0.1無法準確地表示爲 double（或者說對於該情況，不能表示爲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）。
2. 另一方面，String 構造方法是完全可預知的：寫入 newBigDecimal(“0.1”) 將創建一個 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，請注意，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轉換爲String。要獲取該結果，請使用static valueOf(double)方法。

• BigDecimal常用方法描述

1. add(BigDecimal)            BigDecimal對象中的值相加，然後返回這個對象。
2. subtract(BigDecimal)    BigDecimal對象中的值相減，然後返回這個對象。
3. multiply(BigDecimal)    BigDecimal對象中的值相乘，然後返回這個對象。
4. divide(BigDecimal)        BigDecimal對象中的值相除，然後返回這個對象。
5. toString()                         將BigDecimal對象的數值轉換成字符串。
6. doubleValue()                 將BigDecimal對象中的值以雙精度數返回。
7. floatValue()                     將BigDecimal對象中的值以單精度數返回。
8. longValue()                     將BigDecimal對象中的值以長整數返回。
9. intValue()                       將BigDecimal對象中的值以整數返回。

1 public BigDecimal add(BigDecimal value);                        //加法

2 public BigDecimal subtract(BigDecimal value);                   //減法 

3 public BigDecimal multiply(BigDecimal value);                   //乘法

4 public BigDecimal divide(BigDecimal value);                     //除法

5 public BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, int roundingModel);//帶精度的除法

• roundModel

ROUND_CEILING:   舍位時往正無窮方向移動   1.1-> 2   1.5-> 2   1.8-> 2   -1.1-> -1   -1.5-> -1   -1.8-> -1 

ROUND_DOWN:向0的方向移動1.1-> 1   1.5-> 1   1.8-> 1   -1.1-> -1   -1.5-> -1   -1.8> -1 

ROUND_FLOOR:與CEILING相反，往負無窮   1.1-> 1   1.5-> 1   1.8-> 1   -1.1-> -2   -1.5-> -2   -1.8-> -2 

ROUND_HALF_DOWN:以5爲分界線，或曰五舍六入1.5-> 1   1.6-> 1   -1.5-> -1   -1.6-> -2   

ROUND_HALF_EVEN:同樣以5爲分界線，如果是5，則前一位變偶數1.15-> 1.2   1.16-> 1.2   1.25-> 1.2   1.26-> 1.3 

ROUND_HALF_UP:最常見的四捨五入 

UNNECESSARY:無需舍位 

ROUND_UP:遠離0的方向1.1-> 2   1.5-> 2   1.8-> 2   -1.1-> -2   -1.5-> -2   -1.8-> -2

ROUND_DOWN 向零方向舍入 

• 示例用法：
  

import java.math.BigDecimal;
/**
* 由於Java的簡單類型不能夠精確的對浮點數進行運算，這個工具類提供精
* 確的浮點數運算，包括加減乘除和四捨五入。
*/
public class Arith{ //默認除法運算精度
private static final int DEF_DIV_SCALE = 10; //這個類不能實例化
private Arith(){
}
/**
* 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
*/
public static double add(double v1,double v2){
BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
return b1.add(b2).doubleValue();
}
/**
* 提供精確的減法運算。
* @param v1 被減數
* @param v2 減數
* @return 兩個參數的差
*/
public static double sub(double v1,double v2){
BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
return b1.subtract(b2).doubleValue();
}
/**
* 提供精確的乘法運算。
* @param v1 被乘數
* @param v2 乘數
* @return 兩個參數的積
*/
public static double mul(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（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，以後的數字四捨五入。
* @param v1 被除數
* @param v2 除數
* @return 兩個參數的商
*/
public static double div(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，以後的數字四捨五入。
* @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
*/
public static double div(double v1,double v2,int scale){
if(scale<0){
throw new 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();
}
/**
* 提供精確的小數位四捨五入處理。
* @param v 需要四捨五入的數字
* @param scale 小數點後保留幾位
* @return 四捨五入後的結果
*/
public static double round(double v,int scale){
if(scale<0){
throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
}
BigDecimal b = new BigDecimal(Double.toString(v));
BigDecimal one = new BigDecimal("1");
return b.divide(one,scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
}
};

三、BigDecimal格式化

        1.BigDecimal貨幣格式化和百分比格式化

上面講解了BigDecimal的用法，下面再介紹常用的幾種對BigDecimal進行格式化的方法

        由於NumberFormat類的format()方法可以使用BigDecimal對象作爲其參數，可以利用BigDecimal對超出16位有效數字的貨幣值，百分值，以及一般數值進行格式化控制。

         以利用BigDecimal對貨幣和百分比格式化爲例。首先，創建BigDecimal對象，進行BigDecimal的算術運算後，分別建立對貨幣和百分比格式化的引用，最後利用BigDecimal對象作爲format()方法的參數，輸出其格式化的貨幣值和百分比。

public static void main(String[] args) {  
    NumberFormat currency = NumberFormat.getCurrencyInstance(); //建立貨幣格式化引用   
    NumberFormat percent = NumberFormat.getPercentInstance();  //建立百分比格式化引用   
    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));   
}  

運行結果
貸款金額: ￥15,000.48 利率: 0.8% 利息: ￥120.00

2.BigDecimal小數點保留的方式

方式一,decimal.setScale(int scale)

	double f = 231.52;
	BigDecimal bg = new BigDecimal(f);  
        double f1 = bg.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();  

方式二,DecimalFormat

	//#.00 表示兩位小數 #.0000四位小數 以此類推...
	DecimalFormat df = new DecimalFormat("#.00");  
        System.out.println(df.format(f));  

方式三,String.format

	//%. 表示 小數點前任意位數   2 表示兩位小數 格式後的結果爲f 表示浮點型
	System.out.println(String.format("%.2f", f));

方式四,NumberFormat

	NumberFormat nf = NumberFormat.getNumberInstance();  
        nf.setMaximumFractionDigits(2);  
        System.out.println(nf.format(f)); 

四、BigDecimal比較

下面介紹如何對BigDecimal進行比較大小

publicstaticvoidmain(String[]args){
    BigDecimala=newBigDecimal("1");
    BigDecimalb=newBigDecimal("2");
    BigDecimalc=newBigDecimal("1");
    intresult1=a.compareTo(b);
    intresult2=a.compareTo(c);
    intresult3=b.compareTo(a);
    System.out.println(result1);
    System.out.println(result2);
    System.out.println(result3);

}

運行結果-1、0、1

即左邊比右邊數大，返回1，相等返回0，比右邊小返回-1。注意 不可用equals進行相等的判斷，equals 比較是兩個BigDecimal對象的地址。 

五、BigDecimal總結

1. 在需要精確的小數計算時再使用BigDecimal，BigDecimal的性能比double和float差，在處理龐大，複雜的運算時尤爲明顯。故一般精度的計算沒必要使用BigDecimal。
2. 儘量使用參數類型爲String的構造函數。
3.  BigDecimal都是不可變的（immutable）的， 在進行每一次四則運算時，都會產生一個新的對象 ，所以在做加減乘除運算時要記得要保存操作後的值。