BigDecimal 详解-世界杯比赛结果-1986年世界杯_世界杯年份

《阿里巴巴 Java 开发手册》中提到：“为了避免精度丢失，可以使用 BigDecimal 来进行浮点数的运算”。

浮点数的运算竟然还会有精度丢失的风险吗？确实会！

示例代码：

float a = 2.0f - 1.9f;

float b = 1.8f - 1.7f;

System.out.println(a);// 0.100000024

System.out.println(b);// 0.099999905

System.out.println(a == b);// false为什么浮点数 float 或 double 运算的时候会有精度丢失的风险呢？

这个和计算机保存小数的机制有很大关系。我们知道计算机是二进制的，而且计算机在表示一个数字时，宽度是有限的，无限循环的小数存储在计算机时，只能被截断，所以就会导致小数精度发生损失的情况。这也就是解释了为什么十进制小数没有办法用二进制精确表示。

就比如说十进制下的 0.2 就没办法精确转换成二进制小数：

// 0.2 转换为二进制数的过程为，不断乘以 2，直到不存在小数为止，

// 在这个计算过程中，得到的整数部分从上到下排列就是二进制的结果。

0.2 * 2 = 0.4 -> 0

0.4 * 2 = 0.8 -> 0

0.8 * 2 = 1.6 -> 1

0.6 * 2 = 1.2 -> 1

0.2 * 2 = 0.4 -> 0（发生循环）

...关于浮点数的更多内容，建议看一下计算机系统基础（四）浮点数这篇文章。

BigDecimal 介绍BigDecimal 可以实现对小数的运算，不会造成精度丢失。

通常情况下，大部分需要小数精确运算结果的业务场景（比如涉及到钱的场景）都是通过 BigDecimal 来做的。

《阿里巴巴 Java 开发手册》中提到：浮点数之间的等值判断，基本数据类型不能用 == 来比较，包装数据类型不能用 equals 来判断。

具体原因我们在上面已经详细介绍了，这里就不多提了。

想要解决浮点数运算精度丢失这个问题，可以直接使用 BigDecimal 来定义小数的值，然后再进行小数的运算操作即可。

BigDecimal a = new BigDecimal("1.0");

BigDecimal b = new BigDecimal("0.9");

BigDecimal c = new BigDecimal("0.8");

BigDecimal x = a.subtract(b);

BigDecimal y = b.subtract(c);

System.out.println(x.compareTo(y));// 0BigDecimal 常见方法创建我们在使用 BigDecimal 时，为了防止精度丢失，推荐使用它的BigDecimal(String val)构造方法或者 BigDecimal.valueOf(double val) 静态方法来创建对象。

《阿里巴巴 Java 开发手册》对这部分内容也有提到，如下图所示。

加减乘除add 方法用于将两个 BigDecimal 对象相加，subtract 方法用于将两个 BigDecimal 对象相减。multiply 方法用于将两个 BigDecimal 对象相乘，divide 方法用于将两个 BigDecimal 对象相除。

BigDecimal a = new BigDecimal("1.0");

BigDecimal b = new BigDecimal("0.9");

System.out.println(a.add(b));// 1.9

System.out.println(a.subtract(b));// 0.1

System.out.println(a.multiply(b));// 0.90

System.out.println(a.divide(b));// 无法除尽，抛出 ArithmeticException 异常

System.out.println(a.divide(b, 2, RoundingMode.HALF_UP));// 1.11这里需要注意的是，在我们使用 divide 方法的时候尽量使用 3 个参数版本，并且RoundingMode 不要选择 UNNECESSARY，否则很可能会遇到 ArithmeticException（无法除尽出现无限循环小数的时候），其中 scale 表示要保留几位小数，roundingMode 代表保留规则。

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

return divide(divisor, scale, roundingMode.oldMode);

}保留规则非常多，这里列举几种:

public enum RoundingMode {

// 2.4 -> 3 , 1.6 -> 2

// -1.6 -> -2 , -2.4 -> -3

UP(BigDecimal.ROUND_UP),

// 2.4 -> 2 , 1.6 -> 1

// -1.6 -> -1 , -2.4 -> -2

DOWN(BigDecimal.ROUND_DOWN),

// 2.4 -> 3 , 1.6 -> 2

// -1.6 -> -1 , -2.4 -> -2

CEILING(BigDecimal.ROUND_CEILING),

// 2.5 -> 2 , 1.6 -> 1

// -1.6 -> -2 , -2.5 -> -3

FLOOR(BigDecimal.ROUND_FLOOR),

// 2.4 -> 2 , 1.6 -> 2

// -1.6 -> -2 , -2.4 -> -2

HALF_UP(BigDecimal.ROUND_HALF_UP),

//......

}大小比较a.compareTo(b) : 返回 -1 表示 a 小于 b，0 表示 a 等于 b ， 1 表示 a 大于 b。

BigDecimal a = new BigDecimal("1.0");

BigDecimal b = new BigDecimal("0.9");

System.out.println(a.compareTo(b));// 1保留几位小数通过 setScale方法设置保留几位小数以及保留规则。保留规则有挺多种，不需要记，IDEA 会提示。

BigDecimal m = new BigDecimal("1.255433");

BigDecimal n = m.setScale(3,RoundingMode.HALF_DOWN);

System.out.println(n);// 1.255BigDecimal 等值比较问题《阿里巴巴 Java 开发手册》中提到：

BigDecimal 使用 equals() 方法进行等值比较出现问题的代码示例：

BigDecimal a = new BigDecimal("1");

BigDecimal b = new BigDecimal("1.0");

System.out.println(a.equals(b));//false这是因为 equals() 方法不仅仅会比较值的大小（value）还会比较精度（scale），而 compareTo() 方法比较的时候会忽略精度。

1.0 的 scale 是 1，1 的 scale 是 0，因此 a.equals(b) 的结果是 false。

compareTo() 方法可以比较两个 BigDecimal 的值，如果相等就返回 0，如果第 1 个数比第 2 个数大则返回 1，反之返回-1。

BigDecimal a = new BigDecimal("1");

BigDecimal b = new BigDecimal("1.0");

System.out.println(a.compareTo(b));//0BigDecimal 工具类分享网上有一个使用人数比较多的 BigDecimal 工具类，提供了多个静态方法来简化 BigDecimal 的操作。

我对其进行了简单改进，分享一下源码：

import java.math.BigDecimal;

import java.math.RoundingMode;

/**

* 简化BigDecimal计算的小工具类

public class BigDecimalUtil {

/**

* 默认除法运算精度

private static final int DEF_DIV_SCALE = 10;

private BigDecimalUtil() {

}

/**

* 提供精确的加法运算。

* @param v1 被加数

* @param v2 加数

* @return 两个参数的和

public static double add(double v1, double v2) {

BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(v1);

BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(v2);

return b1.add(b2).doubleValue();

}

/**

* 提供精确的减法运算。

* @param v1 被减数

* @param v2 减数

* @return 两个参数的差

public static double subtract(double v1, double v2) {

BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(v1);

BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(v2);

return b1.subtract(b2).doubleValue();

}

/**

* 提供精确的乘法运算。

* @param v1 被乘数

* @param v2 乘数

* @return 两个参数的积

public static double multiply(double v1, double v2) {

BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(v1);

BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(v2);

return b1.multiply(b2).doubleValue();

}

/**

* 提供（相对）精确的除法运算，当发生除不尽的情况时，精确到

* 小数点以后10位，以后的数字四舍六入五成双。

* @param v1 被除数

* @param v2 除数

* @return 两个参数的商

public static double divide(double v1, double v2) {

return divide(v1, v2, DEF_DIV_SCALE);

}

/**

* 提供（相对）精确的除法运算。当发生除不尽的情况时，由scale参数指

* 定精度，以后的数字四舍六入五成双。

* @param v1 被除数

* @param v2 除数

* @param scale 表示表示需要精确到小数点以后几位。

* @return 两个参数的商

public static double divide(double v1, double v2, int scale) {

if (scale < 0) {

throw new IllegalArgumentException(

"The scale must be a positive integer or zero");

}

BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(v1);

BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(v2);

return b1.divide(b2, scale, RoundingMode.HALF_EVEN).doubleValue();

}

/**

* 提供精确的小数位四舍六入五成双处理。

* @param v 需要四舍六入五成双的数字

* @param scale 小数点后保留几位

* @return 四舍六入五成双后的结果

public static double round(double v, int scale) {

if (scale < 0) {

throw new IllegalArgumentException(

"The scale must be a positive integer or zero");

}

BigDecimal b = BigDecimal.valueOf(v);

BigDecimal one = new BigDecimal("1");

return b.divide(one, scale, RoundingMode.HALF_UP).doubleValue();

}

/**

* 提供精确的类型转换(Float)

* @param v 需要被转换的数字

* @return 返回转换结果

public static float convertToFloat(double v) {

BigDecimal b = new BigDecimal(v);

return b.floatValue();

}

/**

* 提供精确的类型转换(Int)不进行四舍六入五成双

* @param v 需要被转换的数字

* @return 返回转换结果

public static int convertsToInt(double v) {

BigDecimal b = new BigDecimal(v);

return b.intValue();

}

/**

* 提供精确的类型转换(Long)

* @param v 需要被转换的数字

* @return 返回转换结果

public static long convertsToLong(double v) {

BigDecimal b = new BigDecimal(v);

return b.longValue();

}

/**

* 返回两个数中大的一个值

* @param v1 需要被对比的第一个数

* @param v2 需要被对比的第二个数

* @return 返回两个数中大的一个值

public static double returnMax(double v1, double v2) {

BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);

BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);

return b1.max(b2).doubleValue();

}

/**

* 返回两个数中小的一个值

* @param v1 需要被对比的第一个数

* @param v2 需要被对比的第二个数

* @return 返回两个数中小的一个值

public static double returnMin(double v1, double v2) {

BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);

BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);

return b1.min(b2).doubleValue();

}

/**

* 精确对比两个数字

* @param v1 需要被对比的第一个数

* @param v2 需要被对比的第二个数

* @return 如果两个数一样则返回0，如果第一个数比第二个数大则返回1，反之返回-1

public static int compareTo(double v1, double v2) {

BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(v1);

BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(v2);

return b1.compareTo(b2);

}

}相关 issue：建议对保留规则设置为 RoundingMode.HALF_EVEN,即四舍六入五成双,#2129 。

总结浮点数没有办法用二进制精确表示，因此存在精度丢失的风险。

不过，Java 提供了BigDecimal 来操作浮点数。BigDecimal 的实现利用到了 BigInteger （用来操作大整数）, 所不同的是 BigDecimal 加入了小数位的概念。