Java用BigDecimal 一定不会丢失精度吗?


来源:jianshu.com/p/c81edc59546c

  • 前言
  • API
  • BigDecimal精度也丢失
  • 正确运用BigDecimal

前言

我们都知道浮点型变量在进行计算的时候会出现丢失精度的问题。如下一段代码:

System.out.println(0.05 + 0.01);
System.out.println(1.0 - 0.42);
System.out.println(4.015 * 100);
System.out.println(123.3 / 100);

输出:
0.060000000000000005
0.5800000000000001
401.49999999999994
1.2329999999999999

可以看到在Java中进行浮点数运算的时候,会出现丢失精度的问题。那么我们如果在进行商品价格计算的时候,就会出现问题。很有可能造成我们手中有0.06元,却无法购买一个0.05元和一个0.01元的商品。因为如上所示,他们两个的总和为0.060000000000000005。这无疑是一个很严重的问题,尤其是当电商网站的并发量上去的时候,出现的问题将是巨大的。可能会导致无法下单,或者对账出现问题。所以接下来我们就可以使用Java中的BigDecimal类来解决这类问题。

普及一下:

Java中float的精度为6-7位有效数字。double的精度为15-16位。

API

构造器:

  构造器                   描述
  BigDecimal(int)       创建一个具有参数所指定整数值的对象。
  BigDecimal(double)    创建一个具有参数所指定双精度值的对象。
  BigDecimal(long)      创建一个具有参数所指定长整数值的对象。
  BigDecimal(String)    创建一个具有参数所指定以字符串表示的数值的对象。

函数:

  方法                    描述
  add(BigDecimal)       BigDecimal对象中的值相加,然后返回这个对象。
  subtract(BigDecimal)  BigDecimal对象中的值相减,然后返回这个对象。
  multiply(BigDecimal)  BigDecimal对象中的值相乘,然后返回这个对象。
  divide(BigDecimal)    BigDecimal对象中的值相除,然后返回这个对象。
  toString()            将BigDecimal对象的数值转换成字符串。
  doubleValue()         将BigDecimal对象中的值以双精度数返回。
  floatValue()          将BigDecimal对象中的值以单精度数返回。
  longValue()           将BigDecimal对象中的值以长整数返回。
  intValue()            将BigDecimal对象中的值以整数返回。

由于一般的数值类型,例如double不能准确的表示16位以上的数字。

BigDecimal精度也丢失

我们在使用BigDecimal时,使用它的BigDecimal(String)构造器创建对象才有意义。其他的如BigDecimal b = new BigDecimal(1)这种,还是会发生精度丢失的问题。如下代码:

BigDecimal a = new BigDecimal(1.01);
BigDecimal b = new BigDecimal(1.02);
BigDecimal c = new BigDecimal("1.01");
BigDecimal d = new BigDecimal("1.02");
System.out.println(a.add(b));
System.out.println(c.add(d));

输出:
2.0300000000000000266453525910037569701671600341796875
2.03

可见论丢失精度BigDecimal显的更为过分。但是使用Bigdecimal的BigDecimal(String)构造器的变量在进行运算的时候却没有出现这种问题。究其原因计算机组成原理里面都有,它们的编码决定了这样的结果。long可以准确存储19位数字,而double只能准备存储16位数字。double由于有exp位,可以存16位以上的数字,但是需要以低位的不精确作为代价。如果需要高于19位数字的精确存储,则必须用BigInteger来保存,当然会牺牲一些性能。所以我们一般使用BigDecimal来解决商业运算上丢失精度的问题的时候,声明BigDecimal对象的时候一定要使用它构造参数为String的类型的构造器。

同时这个原则Effective Java和MySQL 必知必会中也都有提及。float和double只能用来做科学计算和工程计算。商业运算中我们要使用BigDecimal。

而且我们从源码的注释中官方也给出了说明,如下是BigDecimal类的double类型参数的构造器上的一部分注释说明:

* The results of this constructor can be somewhat unpredictable.
     * One might assume that writing {@code new BigDecimal(0.1)} in
     * Java creates a {@code BigDecimal} which is exactly equal to
     * 0.1 (an unscaled value of 1with a scale of 1), but it is
     * actually equal to
     * 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625.
     * This is because 0.1 cannot be represented exactly as a
     * {@code double} (or, for that matter, as a binary fraction of
     * any finite length).  Thus, the value that is being passed
     * <i>in</i> to the constructor is not exactly equal to 0.1,
     * appearances notwithstanding.
       ……
        * When a {@code double} must be used as a source for a
     * {@code BigDecimal}, note that this constructor provides an
     * exact conversion; it does not give the same result as
     * converting the {@code double} to a {@code String} using the
     * {@link Double#toString(double)} method and then using the
     * {@link #BigDecimal(String)} constructor.  To get that result,
     * use the {@code static} {@link #valueOf(double)} method.
     * </ol>
public BigDecimal(double val) {
    this(val,MathContext.UNLIMITED);
}

第一段也说的很清楚它只能计算的无限接近这个数,但是无法精确到这个数。第二段则说,如果要想准确计算这个值,那么需要把double类型的参数转化为String类型的。并且使用BigDecimal(String)这个构造方法进行构造。去获取结果。

正确运用BigDecimal

另外,BigDecimal所创建的是对象,我们不能使用传统的+、-、*、/等算术运算符直接对其对象进行数学运算,而必须调用其相对应的方法。方法中的参数也必须是BigDecimal的对象,由刚才我们所罗列的API也可看出。

在一般开发过程中,我们数据库中存储的数据都是float和double类型的。在进行拿来拿去运算的时候还需要不断的转化,这样十分的不方便。这里我写了一个工具类:

/**
 * @author: Ji YongGuang.
 * @date: 19:50 2017/12/14.
 */

public class BigDecimalUtil {

    private BigDecimalUtil() {

    }

    public static BigDecimal add(double v1, double v2) {// v1 + v2
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.add(b2);
    }

    public static BigDecimal sub(double v1, double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.subtract(b2);
    }

    public static BigDecimal mul(double v1, double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.multiply(b2);
    }

    public static BigDecimal div(double v1, double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        // 2 = 保留小数点后两位   ROUND_HALF_UP = 四舍五入
        return b1.divide(b2, 2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);// 应对除不尽的情况
    }
}

该工具类提供了double类型的基本的加减乘除运算。直接调用即可。



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