BigDecimal详解

 转载：http://www.bdqn.cn/news/201311/11834.shtml

            http://blog.csdn.net/jackiehff/article/details/8582449

  1.引言

        借用《EffactiveJava》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，它们没有提供完全精确的结果，所以不应该被用于要求精确结果的场合。但是，商业计算往往要求结果精确，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。如果为零或正数，则标度是小数点后的位数。如果为负数，则将该数的非标度值乘以 10 的负scale 次幂。因此，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的两个常用构造函数）

       BigDecimal aDouble =new BigDecimal(1.22);

        System.out.println("construct with a double value: " + aDouble);

        BigDecimal aString =new BigDecimal("1.22");

         System.out.println("construct with a String value: " + aString);

        你认为输出结果会是什么呢？如果你没有认为第一个会输出1.22，那么恭喜你答对了，输出结果如下：

         construct with a doublevalue:1.2199999999999999733546474089962430298328399658203125

         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一定的不可预知性。有人可能认为在Java中写入newBigDecimal(0.1)所创建的BigDecimal正好等于 0.1（非标度值 1，其标度为 1），但是它实际上等于0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。这是因为0.1无法准确地表示为 double（或者说对于该情况，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、另一方面，String 构造方法是完全可预知的：写入 newBigDecimal("0.1") 将创建一个 BigDecimal，它正好等于预期的 0.1。因此，比较而言，通常建议优先使用String构造方法。

        3、当double必须用作BigDecimal的源时，请注意，此构造方法提供了一个准确转换；它不提供与以下操作相同的结果：先使用Double.toString(double)方法，然后使用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 加法操作

        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);

        我们很容易会认为会输出：

        construct with a Stringvalue: 1.22

        a plus b is :3.44

        但实际上a plus b is : 1.22

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.

       returnnew 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

          BigInteger fst = (this.intCompact !=INFLATED) ?null :this.intVal;//初始化BigInteger的值，intVal为BigDecimal的一个BigInteger类型的属性

          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的静态工厂方法得到的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);//返回通过其他构造方法得到的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，因为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，所以a.add(b);虽然做了加法操作，但是a并没有保存加操作后的值，正确的用法应该是a=a.add(b);

 

不可变的、任意精度的有符号十进制数。BigDecimal 由任意精度的整数非标度值和32位的整数标度(scale)组成。

如果为零或正数，则标度是小数点后的位数。如果为负数，则将该数的非标度值乘以10的负scale次幂。

因此，BigDecimal表示的数值是(unscaledValue × 10-scale)。

与之相关的还有两个类：

java.math.MathContext：

该对象是封装上下文设置的不可变对象，它描述数字运算符的某些规则，如数据的精度，舍入方式等。

java.math.RoundingMode：

这是一种枚举类型，定义了很多常用的数据舍入方式。

这个类用起来还是很比较复杂的，原因在于舍入模式，数据运算规则太多太多，

不是数学专业出身的人看着中文API都难以理解，这些规则在实际中使用的时候在翻阅都来得及。

在银行、帐户、计费等领域，BigDecimal提供了精确的数值计算。其中8种舍入方式值得掌握。

1、ROUND_UP

舍入远离零的舍入模式。

在丢弃非零部分之前始终增加数字(始终对非零舍弃部分前面的数字加1)。

注意，此舍入模式始终不会减少计算值的大小。

2、ROUND_DOWN

接近零的舍入模式。

在丢弃某部分之前始终不增加数字(从不对舍弃部分前面的数字加1，即截短)。

注意，此舍入模式始终不会增加计算值的大小。

3、ROUND_CEILING

接近正无穷大的舍入模式。

如果 BigDecimal 为正，则舍入行为与 ROUND_UP 相同;

如果为负，则舍入行为与 ROUND_DOWN 相同。

注意，此舍入模式始终不会减少计算值。

4、ROUND_FLOOR

接近负无穷大的舍入模式。

如果 BigDecimal 为正，则舍入行为与 ROUND_DOWN 相同;

如果为负，则舍入行为与 ROUND_UP 相同。

注意，此舍入模式始终不会增加计算值。

5、ROUND_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，则为向上舍入的舍入模式。

如果舍弃部分 >= 0.5，则舍入行为与 ROUND_UP 相同;否则舍入行为与 ROUND_DOWN 相同。

注意，这是我们大多数人在小学时就学过的舍入模式(四舍五入)。

6、ROUND_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，则为上舍入的舍入模式。

如果舍弃部分 > 0.5，则舍入行为与 ROUND_UP 相同;否则舍入行为与 ROUND_DOWN 相同(五舍六入)。

7、ROUND_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，则向相邻的偶数舍入。

如果舍弃部分左边的数字为奇数，则舍入行为与 ROUND_HALF_UP 相同;

如果为偶数，则舍入行为与 ROUND_HALF_DOWN 相同。

注意，在重复进行一系列计算时，此舍入模式可以将累加错误减到最小。

此舍入模式也称为“银行家舍入法”，主要在美国使用。四舍六入，五分两种情况。

如果前一位为奇数，则入位，否则舍去。

以下例子为保留小数点1位，那么这种舍入方式下的结果。

1.15>1.2 1.25>1.2

8、ROUND_UNNECESSARY

断言请求的操作具有精确的结果，因此不需要舍入。

如果对获得精确结果的操作指定此舍入模式，则抛出ArithmeticException。

5.总结

        (1)商业计算使用BigDecimal。

        (2)尽量使用参数类型为String的构造函数。

        (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，所以在做加减乘除运算时千万要保存操作后的值。

        (4)我们往往容易忽略JDK底层的一些实现细节，导致出现错误，需要多加注意。