BigDecimal 使用详解

1. 引言

借用《Effactive Java》这本书中的话，float 和 double 类型的主要设计目标是为了科学计算和工程计算。他们执行二进制浮点运算，这是为了在广域数值范围上提供较为精确的快速近似计算而精心设计的。然而，它们没有提供彻底精确的结果，因此不该该被用于要求精确结果的场合。可是，商业计算每每要求结果精确，这时候 BigDecimal 就派上大用场啦。

2. BigDecimal简介

BigDecimal 由任意精度的整数非标度值 和32 位的整数标度 (scale) 组成。若是为零或正数，则标度是小数点后的位数。若是为负数，则将该数的非标度值乘以 10 的负 scale 次幂。所以，BigDecimal 表示的数值是(unscaledValue × 10-scale)。

3. 测试代码

3.1 构造函数（主要测试参数类型为 double 和 String 的两个经常使用构造函数）

BigDecimal aDouble = new BigDecimal(1.22);
system.out.println("construct with a double value: " + aDouble);
BigDecimal aString = new BigDecimal("1.22");
// construct with a String value: 1.22

JDK的描述：

1. 参数类型为 double 的构造方法的结果有必定的不可预知性。有人可能认为在 Java 中写入 newBigDecimal(0.1) 所建立的 BigDecimal 正好等于 0.1（非标度值1，其标度为1），可是它实际上等于0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。这是由于 0.1 没法准确地表示为 double（或者说对于该状况，不能表示为任何有限长度的二进制小数）。这样，传入到构造方法的值不会正好等于 0.1（虽然表面上等于该值）。

2. 另外一方面，String 构造方法是彻底可预知的：写入 newBigDecimal("0.1") 将建立一个 BigDecimal，它正好等于预期的 0.1。所以，比较而言，一般建议优先使用 String 构造方法。

3. 当 double 必须用做 BigDecimal 的源时，请注意，此构造方法提供了一个准确转换；它不提供与如下操做相同的结果：先使用 Double.toString(double) 方法，而后使用 BigDecimal(String) 构造方法，将double转换为 String。要获取该结果，请使用static valueOf(double)方法。

3.2 BigDecimal加减乘除运算

BigDecimal a =new BigDecimal("1.22");
System.out.println("construct with a String value: " + a);
BigDecimal b =new BigDecimal("2.22");
a.add(b);
System.out.println("aplus b is : " + a);

咱们很容易会认为会输出：

construct with a Stringvalue: 1.22
aplus b is :3.44

但实际上 aplus b is : 1.22

注：正确写法应该是： a = a.add(b);

public BigDecimal add(BigDecimal value);                        //加法

public BigDecimal subtract(BigDecimal value);                   //减法 

public BigDecimal multiply(BigDecimal value);                   //乘法

public BigDecimal divide(BigDecimal value);                     //除法

关于除法运算divide

在除法计算的时候，会出现除不尽的状况，好比10/3，此时会报错：Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.。

其实，divide方法有能够传三个参数：

public BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, int roundingMode)

• divisor：除数
• scale：小数点后保留的位数
• roundingMode：舍入模式，只有在做除法运算或四舍五入时才用到舍入模式。具体有如下模式

ROUND_CEILING    //向正无穷方向舍入

ROUND_DOWN    //向零方向舍入

ROUND_FLOOR    //向负无穷方向舍入

ROUND_HALF_DOWN    //向（距离）最近的一边舍入，除非两边（的距离）是相等,若是是这样，向下舍入, 例如1.55 保留一位小数结果为1.5

ROUND_HALF_EVEN    //向（距离）最近的一边舍入，除非两边（的距离）是相等,若是是这样，若是保留位数是奇数，使用ROUND_HALF_UP，若是是偶数，使用ROUND_HALF_DOWN

ROUND_HALF_UP    //向（距离）最近的一边舍入，除非两边（的距离）是相等,若是是这样，向上舍入, 1.55保留一位小数结果为1.6

ROUND_UNNECESSARY    //计算结果是精确的，不须要舍入模式

ROUND_UP    //向远离0的方向舍入

四舍五入采用 ROUND_HALF_UP

须要对BigDecimal进行截断和四舍五入可用setScale方法，例：

public static void main(String[] args)
{
    BigDecimal a = new BigDecimal("4.5635");

    a = a.setScale(3, RoundingMode.HALF_UP);    //保留3位小数，且四舍五入
    System.out.println(a);
}

4.源码分析

4.1 valueOf(doubleval)方法

public static BigDecimal valueOf(double val) {
   // Reminder: a zero double returns '0.0', so we cannotfastpath
   // to use the constant ZERO. This might be important enough to
   // justify a factory approach, a cache, or a few private
   // constants, later.
   return new BigDecimal(Double.toString(val));//见3.1关于JDK描述的第三点
}

4.2 add(BigDecimal augend)方法

public BigDecimal add(BigDecimal augend) {
  long xs = this.intCompact; //整型数字表示的BigDecimal,例a的intCompact值为122
  long ys = augend.intCompact;//同上
  //初始化BigInteger的值，intVal为BigDecimal的一个BigInteger类型的属性
  BigInteger fst = (this.intCompact !=INFLATED) ?null :this.intVal;
  BigInteger snd =(augend.intCompact !=INFLATED) ?null : augend.intVal;
  int rscale =this.scale;//小数位数

  long sdiff = (long)rscale - augend.scale;//小数位数之差
  if (sdiff != 0) {//取小数位数多的为结果的小数位数
      if (sdiff < 0) {
         int raise =checkScale(-sdiff);
         rscale =augend.scale;
         if (xs ==INFLATED ||
             (xs = longMultiplyPowerTen(xs,raise)) ==INFLATED)
             fst =bigMultiplyPowerTen(raise);
        }else {
           int raise =augend.checkScale(sdiff);
           if (ys ==INFLATED ||(ys =longMultiplyPowerTen(ys,raise)) ==INFLATED)
               snd = augend.bigMultiplyPowerTen(raise);
       }
  }
  if (xs !=INFLATED && ys !=INFLATED) {
      long sum = xs + ys;
      if ( (((sum ^ xs) &(sum ^ ys))) >= 0L)//判断有无溢出
         return BigDecimal.valueOf(sum,rscale);//返回使用BigDecimal的静态工厂方法获得的BigDecimal实例
   }
   if (fst ==null)
       fst =BigInteger.valueOf(xs);//BigInteger的静态工厂方法
   if (snd ==null)
       snd =BigInteger.valueOf(ys);
   BigInteger sum =fst.add(snd);
   return (fst.signum == snd.signum) ?new BigDecimal(sum,INFLATED, rscale, 0) :
      new BigDecimal(sum,compactValFor(sum),rscale, 0);//返回经过其余构造方法获得的BigDecimal对象
}

以上只是对加法源码的分析，减乘除其实最终都返回的是一个新的BigDecimal对象，由于BigInteger与BigDecimal都是不可变的（immutable）的，在进行每一步运算时，都会产生一个新的对象，因此a.add(b);虽然作了加法操做，可是a并无保存加操做后的值，正确的用法应该是a = a.add(b);

5.总结

(1)商业计算使用BigDecimal。

(2)尽可能使用参数类型为String的构造函数。new BigDecimal("String str")

(3) BigDecimal都是不可变的（immutable）的，在进行每一步运算时，都会产生一个新的对象，因此在作加减乘除运算时千万要保存操做后的值。

(4)咱们每每容易忽略JDK底层的一些实现细节，致使出现错误，须要多加注意。