Java开发中商业计算请务必使用BigDecimal来进行计算！

前言

今天群里一个初级开发者问为何测试人员测出来他写的价格计算模块有计算误差的问题，他检查了半天也没找出问题。这里小胖哥要提醒你，商业计算请务必使用BigDecimal,浮点作商业运算是不精确的。由于计算机没法使用二进制小数来精确描述咱们程序中的十进制小数。《Effective Java》在第48条也推荐“使用BigDecimal来作精确运算”。今天咱们就来总结概括其相关的知识点。

1. BigDecimal

BigDecimal表示不可变的任意精度带符号十进制数。它由两部分组成：

• intVal - 未校订精度的整数,类型为BigInteger
• Scale - 一个32位整数，表示小数点右边的位数

例如，BigDecimal 3.14的未校订值为314，缩放为2。咱们使用BigDecimal进行高精度算术运算。咱们还将它用于须要控制比例和舍入行为的计算。若是你的计算是商业计算请务必使用计算精确的BigDecimal 。

2. 构造BigDecimal

咱们能够从String，character 数组，int，long和BigInteger建立一个BigDecimal对象：

@Test
    public void theValueMatches() {

        BigDecimal bdFromString = new BigDecimal("0.12");
        BigDecimal bdFromCharArray = new BigDecimal(new char[]{'3', '.', '1', '4', '1', '5'});
        BigDecimal bdlFromInt = new BigDecimal(42);
        BigDecimal bdFromLong = new BigDecimal(123412345678901L);
        BigInteger bigInteger = BigInteger.probablePrime(100, new Random());
        BigDecimal bdFromBigInteger = new BigDecimal(bigInteger);

        assertEquals("0.12", bdFromString.toString());
        assertEquals("3.1415", bdFromCharArray.toString());
        assertEquals("42", bdlFromInt.toString());
        assertEquals("123412345678901", bdFromLong.toString());
        assertEquals(bigInteger.toString(), bdFromBigInteger.toString());

    }

咱们还能够从double建立BigDecimal：

@Test
public void whenBigDecimalCreatedFromDouble_thenValueMayNotMatch() {
    BigDecimal bdFromDouble = new BigDecimal(0.1d);
    assertNotEquals("0.1", bdFromDouble.toString());
}

咱们发如今这种状况下，结果与预期的结果不一样（即0.1）。这是由于：这个转换结果是double的二进制浮点值的精确十进制表示，其值得结果不是咱们能够预测的.咱们应该使用String构造函数而不是double构造函数。另外，咱们可使用valueOf静态方法将double转换为BigDecimal 或者直接使用其未校订数加小数位数 ：

@Test
    public void whenBigDecimalCreatedUsingValueOf_thenValueMatches() {

        BigDecimal bdFromDouble = BigDecimal.valueOf(0.1d);
        BigDecimal  bigFromLong=BigDecimal.valueOf(1,1);

        assertEquals("0.1", bdFromDouble.toString());
        assertEquals("0.1", bigFromLong.toString());
    }

在转换为BigDecimal以前，此方法将double转换为其String表示形式。此外，它能够重用对象实例。所以，咱们应该优先使用valueOf方法来构造函数。

3. 经常使用API

方法名	对应方法相关用法解释
abs()	绝对值，scale不变
add(BigDecimal augend)	加，scale为augend和原值scale的较大值
subtract(BigDecimal augend)	减，scale为augend和原值scale的较大值
multiply(BigDecimal multiplicand)	乘，scale为augend和原值scale的和
divide(BigDecimal divisor)	除，原值/divisor，若是不能除尽会抛出异常，scale与原值一致
divide(BigDecimal divisor, int roundingMode)	除，指定舍入方式，scale与原值一致
divide(BigDecimal divisor, int scale, int roundingMode)	除，指定舍入方式和scale
remainder(BigDecimal divisor)	取余，scale与原值一致
divideAndRemainder(BigDecimal divisor)	除法运算后返回一个数组存放除尽和余数 如 23/3 返回 {7,2}
divideToIntegralValue(BigDecimal divisor)	除，只保留整数部分，但scale仍与原值一致
max(BigDecimal val)	较大值，返回原值与val中的较大值，与结果的scale一致
min(BigDecimal val)	较小值，与结果的scale一致
movePointLeft(int n)	小数点左移，scale为原值scale+n
movePointRight(int n)	小数点右移，scale为原值scale+n
negate()	取反，scale不变
pow(int n)	幂，原值^n，原值的n次幂
scaleByPowerOfTen(int n)	至关于小数点右移n位，原值*10^n

4. BigDecimal操做

BigDecimal上的操做就像其余Number类（Integer，Long，Double等）同样，BigDecimal提供算术和比较操做的操做。它还提供了缩放操做，舍入和格式转换的操做。它不会使算术运算符+， - ，/，*或逻辑运算符>、< 、|、& 过载。相反，咱们使用BigDecimal相应的方法 - 加，减，乘，除和比较。而且BigDecimal具备提取各类属性的方法。

4.1 提取属性

精度，小数位数和符号：

@Test
public void whenGettingAttributes_thenExpectedResult() {
    BigDecimal bd = new BigDecimal("-12345.6789");
         
    assertEquals(9, bd.precision());
    assertEquals(4, bd.scale());
    assertEquals(-1, bd.signum());
}

4.2 比较大小

咱们使用compareTo方法比较两个BigDecimal的值：

@Test
public void whenComparingBigDecimals_thenExpectedResult() {
    BigDecimal bd1 = new BigDecimal("1.0");
    BigDecimal bd2 = new BigDecimal("1.00");
    BigDecimal bd3 = new BigDecimal("2.0");
 
    assertTrue(bd1.compareTo(bd3) < 0);
    assertTrue(bd3.compareTo(bd1) > 0);
    assertTrue(bd1.compareTo(bd2) == 0);
    assertTrue(bd1.compareTo(bd3) <= 0);
    assertTrue(bd1.compareTo(bd2) >= 0);
    assertTrue(bd1.compareTo(bd3) != 0);
}

上面的方法在比较时忽略了小数位。若是你既要比较精度又要比较小数位数那么请使用equals方法：

@Test
public void whenEqualsCalled_thenSizeAndScaleMatched() {
    BigDecimal bd1 = new BigDecimal("1.0");
    BigDecimal bd2 = new BigDecimal("1.00");
         
    assertFalse(bd1.equals(bd2));
}

4.3 四则运算

BigDecimal 提供了如下四则运算的方法：

• add ——加法
• subtract ——减法
• divide ——除法，有可能除不尽，必须显式声明保留小数位数避免抛出ArithmeticException异常
• multiply ——乘法

@Test
public void whenPerformingArithmetic_thenExpectedResult() {
    BigDecimal bd1 = new BigDecimal("4.0");
    BigDecimal bd2 = new BigDecimal("2.0");
 
    BigDecimal sum = bd1.add(bd2);
    BigDecimal difference = bd1.subtract(bd2);
    BigDecimal quotient = bd1.divide(bd2);
    BigDecimal product = bd1.multiply(bd2);
 
    assertTrue(sum.compareTo(new BigDecimal("6.0")) == 0);
    assertTrue(difference.compareTo(new BigDecimal("2.0")) == 0);
    assertTrue(quotient.compareTo(new BigDecimal("2.0")) == 0);
    assertTrue(product.compareTo(new BigDecimal("8.0")) == 0);
}

4.4 四舍五入

既然是数学运算就不得不讲四舍五入。好比咱们在金额计算中很容易遇到最终结算金额为人民币22.355的状况。由于货币没有比分更低的单位因此咱们要使用精度和舍入模式规则对数字进行剪裁。java提供有两个类控制舍入行为RoundingMode和MathContext 。MathContext执行的是IEEE 754R标准目前不太明白其使用场景，咱们使用的比较多的是枚举RoundingMode。它提供了八种模式：

• RoundingMode.UP：以小数位为原点 是正数取右边，负数取左边
• RoundingMode.DOWN：以小数位为原点 也就是正数取左边，负数取右边
• RoundingMode.FLOOR：取左边最近的正数
• RoundingMode.CEILING：取右边最近的整数
• RoundingMode.HALF_DOWN:五舍六入，负数先取绝对值再五舍六入再负数
• RoundingMode.HALF_UP:四舍五入，负数原理同上
• RoundingMode.HALF_EVEN:这个比较绕，整数位如果奇数则四舍五入，如果偶数则五舍六入
• RoundingMode.ROUND_UNNECESSARY：不须要取整，若是存在小数位，就抛ArithmeticException 异常

5. 格式化

数字格式化可经过操做类java.text.NumberFormat和java.text.DecimalFormat提供的api进行操做。其实咱们只须要使用java.text.DecimalFormat,由于它代理了NumberFormat。咱们来看一下它们的api：

5.1 NumberFormat

• getInstance(Locale)、getNumberInstance(Locale)。返回指定语言环境的通用数值格式。
• NumberFormat.getCurrencyInstance(Locale)。 返回指定语言环境的货币格式。
• NumberFormat.getPercentInstance(Locale)。 返回指定语言环境的百分比格式。
• NumberFormat.getIntegerInstance(Locale)。 返回指定语言环境的整数数值格式。
• NumberFormat.setMinimumIntegerDigits(int)。设置数的整数部分所容许的最小位数。
• NumberFormat.setMaximumIntegerDigits(int)。设置数的整数部分所容许的最大位数。
• NumberFormat.setMinimumFractionDigits(int)。设置最少小数点位数，不足的位数以0补位，超出的话按实际位数输出。
• NumberFormat.setMaximumFractionDigits(int)。设置最多保留小数位数，不足不补0。

5.2 DecimalFormat

DecimalFormat除了能代理上面的NumberFormat之外，还提供了基于pattern字符串的格式化风格，有点相似格式化时间同样。咱们来看看pattern的规则:

• “0”——表示一位数值，如没有，显示0。如“0000.0000”，整数位或小数位>4，按实际输出，<4整数位前面补0小数位后面补0，凑足4位。
• “#”——表示任意位数的整数。如没有，则不显示。在小数点位使用，只表示一位小数，超出部分四舍五入。如：“#”：无小数，小数部分四舍五入。“.#”：整数部分不变，一位小数，四舍五入。“.##”：整数部分不变，二位小数，四舍五入。
• “.”——表示小数点。注意一个pattern中只能出现一次，超过一次将格式化异常。
• “，”——与模式“0”一块儿使用，表示逗号。注意必定不能在小数点后用，不然格式化异常。

总结

今天对BigDecimal进行了总结概括，这篇文章建议你收藏备用，也能够转给其余须要的同窗。

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