• Java BigDecimal详解


    1.引言

            借用《Effactive Java》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);

    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。

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