BigDecimal

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整数及小数的计算在程序中是非常常见的，而Java提供了两种处理浮点数值的数据类型：double和float。然而，由于在计算时，%运算对于double和float类型是没用的，因此在处理高精度计算时，使用 BigDecimal 类型会更为可靠。在本文中，我们将介绍BigDecimal类型，讨论它的使用、需要注意的地方和常用方法，最后我们将得出除非您需要执行四舍五入，否则请不要使用 double 类型作为高精度计算的基本数据类型，而应该使用BigDecimal的结论。

什么是BigDecimal?

BigDecimal是Java开发包中的一个类，可以处理高精度数，它提供了大量的方法来处理浮点数据，可以对浮点数进行各种基本的数学运算（+，-，/，*）以及其他计算（如对数、平方根和指数函数）。另一个重要的功能就是它支持精确定义小数点的位置和标度（即小数位数）。在BigDecimal中定义了两个整数：精度和标度。精度表示数字中的位数，标度表示小数点右边的位数。例如，在数字345.67中，精度是5，而标度是2。

当分子和分母都是整数时，正常情况下的除法不一定会得到一个整数，会得到一个类似于“圆整”的值。使用BigDecimal可以避免这种情况。

BigDecimal非常适用于需要高精度计算的场合，如货币计算、科学计算、精确计算等，它可以处理非常大的数据，不会出现精度丢失或舍入问题。由于它的高精度计算特性，它也非常适用于数据结构、数字对准、公差准确度、维度计算等领域。

为什么不使用double 类型进行高精度计算？

Java内置了double和float两种浮点数类型，它们在对于小数的计算上都有很好的支持。但是，在进行高精度计算时，我们很快就会发现double数据类型存在精度问题，这是由于二进制无法精确表示所有的十进制数，例如 0.1 这个小数在二进制表示中是一个无限循环的小数。如下是一个简单的例子:

double a = 0.1;
double b = 0.2;
double c = a + b;
System.out.println(c); 
// 预期输出值应该是0.3，但实际上会输出0.30000000000000004

结果非常接近0.3，但它并不完全等于 0.3，这是由于16进制的浮点数不能够精确表示0.1，因此计算时会出现计算误差。这个问题可能会导致在金额计算等场景中出现错误，严重的话可能会影响到业务逻辑的正确性。

另外，float和double数值类型中的某些特殊值（如无法计算结果、除以0等）可能会导致抛出运行时异常。

与float和double不同，BigDecimal在内部使用整数实现非常高的精度，并提供了与Java中的其他基本类型相同的算术操作。因此，它可以处理更大的数字和更高的精度，实现更可靠的高精度计算。

BigDecimal使用时需要注意的地方

在使用BigDecimal时，有几个需要注意的地方。

构造方法

BigDecimal有很多不同的构造方法，它们可以用于不同类型的数字的初始化。以下是几个常用的构造方法：

1. BigDecimal(double val) - 将指定的double值转换为BigDecimal，并将其初始化为其精确十进制表达式。
2. BigDecimal(String val) - 将指定的字符串转换为BigDecimal。
3. BigDecimal(BigInteger val) - 将指定的BigInteger转换为BigDecimal。

在这些构造函数中，值得注意的是用浮点数作为初始化值时，通过使用该浮点数的精确表示来初始化BigDecimal对象。因此，当使用一些特定的浮点数时，可能会引起不可预料的行为和性能问题。我们建议尽可能使用字符串来初始化BigDecimal对象，以避免这种情况发生。

舍入模式

在高精度计算中，舍入可能是必要的。BigDecimal 提供了 RoundingMode 枚举，可以通过该枚举设置舍入模式。在使用BigDecimal进行除法或设置精度时，指定正确的舍入模式非常重要。

以下是一些可用的舍入模式：

1. RoundingMode.UP - 向远离零的方向舍入，即向正无穷大方向舍入
2. RoundingMode.DOWN - 向靠近零的方向舍入，即向负无穷方向舍入
3. RoundingMode.CEILING - 如果数字大于零，则向正无穷方向舍入；如果数字小于零，则向零方向舍入
4. RoundingMode.FLOOR - 如果数字大于零，则向零方向舍入；如果数字小于零，则向负无穷方向舍入
5. RoundingMode.HALF_UP - 向最接近的数字舍入，如果与两个相邻数字的距离相等，则向最近的偶数舍入
6. RoundingMode.HALF_DOWN - 向最接近的数字舍入，如果与两个相邻数字的距离相等，则向远离零的方向舍入
7. RoundingMode.HALF_EVEN - 向最接近的数字舍入，如果与两个相邻数字的距离相等，则向最近的偶数舍入，类似于四舍五入

例如，当我们使用BigDecimal进行除法计算时，应指定一个舍入模式，例如：

BigDecimal a = new BigDecimal(10);
BigDecimal b = new BigDecimal(3);
BigDecimal result = a.divide(b, 2, RoundingMode.HALF_UP);
System.out.println(result); // 输出3.33

在上面的代码中，我们使用RoundingMode.HALF_UP模式对结果进行了四舍五入处理，保留了两位小数。

空指针异常

当使用BigDecimal时，我们需要经常检查对象是否为null，这是因为当BigDecimal对象为null时，任何操作都将导致空指针异常。另外，应该使用BigDecimal.ZERO代替null值。当我们将null值赋给一个BigDecimal值时，它会抛出一个NullPointerException。因此，最好在算术运算之前检查引用。例如：

BigDecimal a = null;
if (a == null) {
    a = BigDecimal.ZERO; // 使用 BigDecimal.ZERO 代替 null
}
BigDecimal b = new BigDecimal(10);
BigDecimal result = a.add(b);

在上面的代码中，我们检查a是否为空，如果是，我们将其设置为BigDecimal.ZERO。这样可以避免出现空指针异常。

不可变性

BigDecimal是不可变类，这意味着一旦创建了一个BigDecimal对象，它就不能被更改，如不能进行setter操作。如果想修改其值，则必须使用新的BigDecimal对象。这种不可变性确保了在进行多线程编程时线程安全文法，同时也使得BigDecimal类型非常适用于缓存处理方案。

BigDecimal 常用方法

在上述内容的基础上，下面我们将介绍BigDecimal类的一些常用方法。

add()

add() 方法可以用于对两个BigDecimal值进行加法运算，返回一个新的BigDecimal值，例如：

BigDecimal a = new BigDecimal("10");
BigDecimal b = new BigDecimal("20");
BigDecimal result = a.add(b);

在上面的代码中，我们使用add()方法计算了a和b的和，结果保存在result变量中。如果需要进行多个数值的加法运算，可以按照类似的方式进行计算。

subtract()

subtract() 方法可以用于对两个BigDecimal值进行减法运算，返回一个新的BigDecimal值，例如：

BigDecimal a = new BigDecimal("10");
BigDecimal b = new BigDecimal("5");
BigDecimal result = a.subtract(b);

在上面的代码中，我们使用subtract()方法计算了a和b的差，结果保存在result变量中。

multiply()

multiply() 方法可以用于对两个BigDecimal值进行乘法运算，返回一个新的BigDecimal值，例如：

BigDecimal a = new BigDecimal("10");
BigDecimal b = new BigDecimal("5");
BigDecimal result = a.multiply(b);

在上面的代码中，我们使用multiply()方法计算了a和b的积，结果保存在result变量中。

divide()

divide() 方法可以用于对两个BigDecimal值进行除法运算，返回一个新的BigDecimal值，并可以设置精度和舍入模式。例如：

BigDecimal a = new BigDecimal("10");
BigDecimal b = new BigDecimal("3");
BigDecimal result = a.divide(b, 2, RoundingMode.HALF_UP);

在上面的代码中，我们使用divide()方法将a除以b，同时将结果四舍五入并保留两位小数，结果保存在result变量中。

compareTo()

compareTo() 方法可以用于比较两个BigDecimal值的大小关系，如果第一个BigDecimal值大于第二个，则返回一个正数，如果第一个值小于第二个，则返回一个负数，如果两个值相等，则返回0。例如。

BigDecimal a = new BigDecimal("10");
BigDecimal b = new BigDecimal("5");
int result = a.compareTo(b);

在上面的代码中，我们使用compareTo()方法比较了a和b的大小关系，结果保存在result变量中。

equals()

equals()方法可以用于比较两个BigDecimal值的相等性。

注意：在进行比较时，需要使用compareTo()方法，不能使用等于运算符（==），因为等于运算符比较的是对象的引用，而不是它们的值。例如：

BigDecimal a = new BigDecimal("10");
BigDecimal b = new BigDecimal("10");

// 通过compareTo()进行比较
if(a.compareTo(b) == 0) {
    System.out.println("a equals b");
}

// 通过equals()方法进行比较
if (a.equals(b)) {
    System.out.println("a equals b");
}

在上面的代码中，我们使用compareTo()方法和equals()方法比较了a和b的相等性。请注意，两个BigDecimal对象的相等性和它们的值以及小数点后面的精度有关。

abs()

abs()方法可以用于获取一个BigDecimal值的绝对值，例如：

BigDecimal a = new BigDecimal("-10");
BigDecimal result = a.abs();

在上面的代码中，我们使用abs()方法获取a的绝对值，结果保存在result变量中。

intValue()

intValue()方法可以将一个BigDecimal值转换为一个int值，例如：

BigDecimal a = new BigDecimal("10");
int result = a.intValue();

在上面的代码中，我们使用intValue()方法将a转换为int类型，并将结果保存在result变量中。

longValue()

longValue()方法可以将一个BigDecimal值转换为一个long值，例如：

BigDecimal a = new BigDecimal("10");
long result = a.longValue();

在上面的代码中，我们使用longValue()方法将a转换为long类型，并将结果保存在result变量中。

floatValue()

floatValue()方法可以将一个BigDecimal值转换为一个float值，例如：

BigDecimal a = new BigDecimal("10");
float result = a.floatValue();

在上面的代码中，我们使用floatValue()方法将a转换为float类型，并将结果保存在result变量中。

doubleValue()

doubleValue()方法可以将一个BigDecimal值转换为一个double值，例如：

BigDecimal a = new BigDecimal("10");
double result = a.doubleValue();

在上面的代码中，我们使用doubleValue()方法将a转换为double类型，并将结果保存在result变量中。

scale()

scale()方法可以获取BigDecimal值的标度（小数点后的位数），例如：

BigDecimal a = new BigDecimal("10.00");
int result = a.scale();

在上面的代码中，我们使用scale()方法获取a的标度，结果保存在result变量中。

setScale()

setScale()方法可以设置BigDecimal值的标度（小数点后的位数），并指定舍入模式，例如：

BigDecimal a = new BigDecimal("10.1234");
BigDecimal result = a.setScale(2, RoundingMode.HALF_UP);

在上面的代码中，我们使用setScale()方法将a的小数点后的位数设置为2，并指定了舍入模式，结果保存在result变量中。

总结

通过本文的介绍，我们了解了BigDecimal类型，掌握了它的基本用法、需要注意的地方和常用方法。与double和float浮点数类型相比，它在进行高精度计算时具有更高的精度和更可靠的精度控制。同时，由于它的不可变性和线程安全性，它也很适用于缓存处理方案。

在进行高精度计算时，我们强烈建议使用BigDecimal类型，并尽可能地避免使用double和float类型。由于BigDecimal类型的高精度特性，它可以避免在计算过程中出现精度丢失或舍入问题，从而确保业务逻辑的正确性。