详解BigDecimal

目录

1.概述

2.基本API

2.1.创建 BigDecimal 对象：

2.3.基本运算方法：

2.4.精度控制方法：

2.5.比较

2.6.转换

3.注意事项

4.底层实现原理

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1.概述

精度丢失，由于现代计算机中采用了浮点数来表示小数，这种表示法会存在精度丢失的问题。想要了解精度丢失的原因，可以去看博主另一篇文章，里面详细解释了其中的原因：

详解浮点数__BugMan的博客-CSDN博客

下面举一个精度丢失的例子：

// 商品价格
double price1 = 19.99;
double price2 = 9.99;
double price3 = 4.99;

// 商品数量
int quantity1 = 2;
int quantity2 = 3;
int quantity3 = 1;

// 计算每种商品的小计
double subtotal1 = price1 * quantity1;
double subtotal2 = price2 * quantity2;
double subtotal3 = price3 * quantity3;

// 计算总价
double total = subtotal1 + subtotal2 + subtotal3;

// 输出结果
System.out.println("商品1小计：" + subtotal1);
System.out.println("商品2小计：" + subtotal2);
System.out.println("商品3小计：" + subtotal3);
System.out.println("购物车总价：" + total);

摸出手机算一下就知道，本来总价应该等于74.94，但是实际的运行结果等于： 

这种精度丢失在诸如金融、航天等需要高精度运算的场景下是无法接受的，为了保证精度，JDK中推出了BigDecimal类型，用来进行浮点数的精确计算。将上面的例子改为BigDecimal后：

// 商品价格
BigDecimal price1 = new BigDecimal("19.99");
BigDecimal price2 = new BigDecimal("9.99");
BigDecimal price3 = new BigDecimal("4.99");
        
// 商品数量
int quantity1 = 2;
int quantity2 = 3;
int quantity3 = 1;
        
// 计算每种商品的小计
BigDecimal subtotal1 = price1.multiply(new BigDecimal(quantity1));
BigDecimal subtotal2 = price2.multiply(new BigDecimal(quantity2));
BigDecimal subtotal3 = price3.multiply(new BigDecimal(quantity3));
        
// 计算总价
BigDecimal total = subtotal1.add(subtotal2).add(subtotal3);
        
// 输出结果
System.out.println("商品1小计：" + subtotal1);
System.out.println("商品2小计：" + subtotal2);
System.out.println("商品3小计：" + subtotal3);
System.out.println("购物车总价：" + total);

结果：

2.基本API

2.1.创建 BigDecimal 对象：

• BigDecimal(String val)：使用字符串表示创建一个 BigDecimal对象。

• BigDecimal(double val)：使用双精度浮点数创建一个 BigDecimal对象。

• BigDecimal(BigInteger val)：使用 BigInteger对象创建一个BigDecimal 对象。

BigDecimal bigDecimal1=new BigDecimal("0.8");
BigDecimal bigDecimal2=new BigDecimal(0.8);
BigDecimal bigDecimal3=new BigDecimal(8);

2.3.基本运算方法：

• add(BigDecimal augend)：加法操作，将当前 BigDecimal 对象与参数相加。

• subtract(BigDecimal subtrahend)：减法操作，将当前 BigDecimal 对象减去参数。

• multiply(BigDecimal multiplicand)：乘法操作，将当前 BigDecimal 对象与参数相乘。

• divide(BigDecimal divisor)：除法操作，将当前 BigDecimal 对象除以参数。

• pow(int exponent)：指数操作，将当前 BigDecimal 对象的幂次方计算。

BigDecimal bigDecimal1=new BigDecimal("0.8");
BigDecimal bigDecimal2=new BigDecimal("0.2");
System.out.println(bigDecimal1.add(bigDecimal2));
System.out.println(bigDecimal1.multiply(bigDecimal2));
System.out.println(bigDecimal1.divide(bigDecimal2));
System.out.println(bigDecimal1.pow(2));

2.4.精度控制方法：

• setScale(int newScale)：设置 BigDecimal对象的精度（小数点后的位数）。

• setScale(int newScale, RoundingMode roundingMode)：设置 BigDecimal 对象的精度，并指定舍入模式。

• round(MathContext mc)：使用指定的舍入规则舍入当前 BigDecimal对象。

BigDecimal number = new BigDecimal("123.456789");
BigDecimal roundedNumber = number.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);

2.5.比较

• compareTo(BigDecimal val)：比较当前 BigDecimal对象与参数的大小关系。

• equals(Object obj)：比较当前 BigDecimal 对象与参数是否相等。

BigDecimal bigDecimal1 = new BigDecimal("123.456789");
BigDecimal bigDecimal2 = new BigDecimal("123.456789");
System.out.println(bigDecimal1.compareTo(bigDecimal2));
System.out.println(bigDecimal1.equals(bigDecimal2));

2.6.转换

• intValue()、longValue()、floatValue()、doubleValue()：将 BigDecimal 对象转换为对应的基本数据类型。

• toBigInteger()、toBigIntegerExact()：将 BigDecimal对象转换为 BigInteger对象。

BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal("123.456789");
int i = bigDecimal.intValue();
float v = bigDecimal.floatValue();
double v1 = bigDecimal.doubleValue();
long l = bigDecimal.longValue();
BigInteger bigInteger = bigDecimal.toBigInteger();
BigInteger bigInteger1 = bigDecimal.toBigIntegerExact();

3.注意事项

BigDecimal虽然能杜绝运算过程中的精度丢失，但无法杜绝初始化过程中的精度丢失，例如：

BigDecimal bigDecimal1=new BigDecimal(1.2);
BigDecimal bigDecimal2=new BigDecimal(1.234);
System.out.println(bigDecimal1.add(bigDecimal2));

上面代码就会存在精度丢失，因为我们输入1.2和1.234后，输入的数据会转浮点数存在计算机的内存中，这种转换过程中，精度就已经丢失了，BigDecimal去内存中读这两个数时，读出来的就是精度丢失的数。

为了确保精度，尽量用字符串来初始化：

BigDecimal bigDecimal1=new BigDecimal("1.2");
BigDecimal bigDecimal2=new BigDecimal("1.234");
System.out.println(bigDecimal1.add(bigDecimal2));

4.底层实现原理

BigDecimal底层的代码可读性不是很好，这里直接给出底层实现原理的总结：

在BigDecimal内部，它使用一个整数数组来存储数值的每一位。通常情况下，数组的每个元素表示一组十进制数的位数，例如，数组的第一个元素表示最低位，第二个元素表示十位，以此类推。每个数组元素都是一个32位整数，即可以存储0到2^32-1之间的数值。

为了表示一个数值，BigDecimal还需要维护一些其他的信息，包括符号（正数、负数或零）、小数点的位置以及数值的精度。这些信息通过额外的变量来保存。

在进行数值的运算时，BigDecimal会根据操作的类型和需要的精度，对两个数值进行相应的运算，例如加法、减法、乘法和除法。运算的过程中，它会对两个数值的符号进行处理，并按照数学规则进行运算。对于除法运算，BigDecimal会通过精确的算法进行计算，避免了浮点数除法可能产生的精度损失。