【Java】BigDecimal类型——BigDecimal 为什么可以保证精度不丢失

目录

  • 简介
  • 类介绍
  • 案例分析
  • 总结
  • BigDecimal类型的使用场景
  • MySQL中存储BigDecimal类型数据
  • 补充：BigDecimal类型使用时的注意事项
  • BigDecimal类型的其他使用

简介

  • BigDecimal是Java中的一个类，用于处理大数运算。它提供了精确的数值计算，可以处理任意位数的整数和小数，避免了使用浮点数时可能出现的精度问题。

  • 在普通的数值计算中，使用Java的基本数据类型（如int、double）进行运算时，有时会出现精度丢失的情况。例如，计算0.1 + 0.2时，使用double类型会得到0.30000000000000004，而不是预期的0.3。

  • BigDecimal类提供了一系列的构造方法，可以将基本数据类型、字符串等转换为BigDecimal对象。通过BigDecimal对象，可以进行加减乘除、取模、取整、取精度等运算操作。在进行运算时，BigDecimal会尽量保持精度，避免精度丢失。

  • 除了基本的数值运算，BigDecimal还提供了比较、取绝对值、取反、取幂等方法，以及将BigDecimal转换为其他数据类型的方法。

类介绍

看一下BigDecimal的类声明以及几个属性

public class BigDecimal extends Number implements Comparable<BigDecimal> {// 该BigDecimal的未缩放值private final BigInteger intVal;// 精度，可以理解成小数点后的位数private final int scale;// BigDecimal中的十进制位数，如果位数未知，则为0(备用信息)private transient int precision;// Used to store the canonical string representation, if computed.// 这个我理解就是存实际的BigDecimal值private transient String stringCache;// 扩大成long型数值后的值private final transient long intCompact;
}

案例分析

@Test
public void testBigDecimal() {BigDecimal bigDecimal1 = BigDecimal.valueOf(2.36);BigDecimal bigDecimal2 = BigDecimal.valueOf(3.5);BigDecimal resDecimal = bigDecimal1.add(bigDecimal2);System.out.println(resDecimal);
}

在执行了BigDecimal.valueOf(2.36)后，查看debug信息可以发现上述提到的几个属性被赋了值
在这里插入图片描述

进到add方法里面，看看它是怎么计算的

    // Arithmetic Operations/*** Returns a {@code BigDecimal} whose value is {@code (this +* augend)}, and whose scale is {@code max(this.scale(),* augend.scale())}.** @param  augend value to be added to this {@code BigDecimal}.* @return {@code this + augend}*/public BigDecimal add(BigDecimal augend) {if (this.intCompact != INFLATED) {if ((augend.intCompact != INFLATED)) {return add(this.intCompact, this.scale, augend.intCompact, augend.scale);} else {return add(this.intCompact, this.scale, augend.intVal, augend.scale);}} else {if ((augend.intCompact != INFLATED)) {return add(augend.intCompact, augend.scale, this.intVal, this.scale);} else {return add(this.intVal, this.scale, augend.intVal, augend.scale);}}}

结合传入的值来看
在这里插入图片描述
进入这个add方法来看

    private static BigDecimal add(final long xs, int scale1, final long ys, int scale2) {long sdiff = (long) scale1 - scale2;if (sdiff == 0) {return add(xs, ys, scale1);} else if (sdiff < 0) {int raise = checkScale(xs,-sdiff);long scaledX = longMultiplyPowerTen(xs, raise);if (scaledX != INFLATED) {return add(scaledX, ys, scale2);} else {BigInteger bigsum = bigMultiplyPowerTen(xs,raise).add(ys);return ((xs^ys)>=0) ? // same sign testnew BigDecimal(bigsum, INFLATED, scale2, 0): valueOf(bigsum, scale2, 0);}} else {int raise = checkScale(ys,sdiff);long scaledY = longMultiplyPowerTen(ys, raise);if (scaledY != INFLATED) {return add(xs, scaledY, scale1);} else {BigInteger bigsum = bigMultiplyPowerTen(ys,raise).add(xs);return ((xs^ys)>=0) ?new BigDecimal(bigsum, INFLATED, scale1, 0): valueOf(bigsum, scale1, 0);}}}

这个例子中，该方法传入的参数分别是：xs=236，scale1=2，ys=35，scale2=1

该方法首先计算scale1 - scale2，根据差值走不同的计算逻辑，这里求出来是1，所以进入到最下面的else代码块（这块是关键）：

首先17行校验了一下数值范围：int raise = checkScale(ys,sdiff);
18行将ys扩大了10的n次倍，这里n=raise=1，所以返回的scaledY=350
在这里插入图片描述

接着就进入到20行的add方法：

    private static BigDecimal add(long xs, long ys, int scale){long sum = add(xs, ys);if (sum!=INFLATED)return BigDecimal.valueOf(sum, scale);return new BigDecimal(BigInteger.valueOf(xs).add(ys), scale);}

这个方法很简单，就是计算和，然后返回BigDecimal对象：
在这里插入图片描述

总结

所以可以得出结论：BigDecimal在计算时，实际会把数值扩大10的n次倍，变成一个long型整数进行计算，整数计算时自然可以实现精度不丢失。同时结合精度scale，实现最终结果的计算。

BigDecimal类型的使用场景

BigDecimal类型主要用于精确计算，特别是在需要处理大数或需要保留小数位数精确的场景中。以下是一些使用BigDecimal类型的常见场景：

  1. 财务计算：在金融或财务领域，需要对金额、利率、汇率等进行精确计算和舍入，避免由于浮点数运算带来的精度问题。

  2. 税务计算：对于需要计算税额、税率等的场景，BigDecimal类型可以确保计算结果的准确性，并避免误差。

  3. 计量单位转换：在需要进行单位转换的场景中，BigDecimal可以提供精确的计算结果，确保转换的准确性。

  4. 程序性能测试：在进行性能测试时，可能需要进行大量的计算操作，使用BigDecimal类型可以避免浮点数运算带来的精度误差，确保测试结果的准确性。

  5. 商业应用开发：在开发商业应用时，可能需要处理复杂的数值计算，如利润率、销售额等，使用BigDecimal类型可以确保计算结果的准确性，避免精度丢失。

总之，如果需要进行精确计算、保留小数位数或处理大数时，在上述场景中使用BigDecimal类型是一个很好的选择。

MySQL中存储BigDecimal类型数据

  • 在MySQL中，可以使用DECIMAL数据类型来存储BigDecimal类型的数据。DECIMAL类型用于存储精确的数值，支持指定精度和小数位数。

  • DECIMAL的语法：DECIMAL(M, D)

    • M表示总的位数，
    • D表示小数点后的位数。

  • 例如，要存储一个精确到小数点后两位的数字，可以使用DECIMAL(6,2)类型。可以在创建表时指定DECIMAL类型的字段，例如：

    CREATE TABLE example (id INT PRIMARY KEY,amount DECIMAL(10,2)
);

  • 在上述例子中，amount字段的类型为DECIMAL，总共有10位，其中小数部分占2位。

  • 可以通过INSERT语句插入BigDecimal值到DECIMAL字段中，例如：

    INSERT INTO example (id, amount) VALUES (1, 1234.56);

  • 可以通过SELECT语句查询DECIMAL字段的值，例如：

    SELECT amount FROM example WHERE id = 1;

注意，需要根据实际情况来确定DECIMAL字段的合适的精度和小数位数，以确保存储和计算的准确性。

补充：BigDecimal类型使用时的注意事项

在使用BigDecimal类型时，有一些注意事项需要注意：

  1. 避免使用浮点数构造BigDecimal：浮点数在计算机中以二进制表示，可能会导致精度丢失。建议使用字符串或整数构造BigDecimal对象，以确保精确性。

  2. 使用BigDecimal的字符串构造函数：使用BigDecimal的字符串构造函数可以确保精确性，例如：new BigDecimal(“0.1”)。而使用new BigDecimal(0.1)可能会导致精度丢失。

  3. 设置精度和舍入模式：可以使用setScale()方法设置BigDecimal的精度和舍入模式。精度指的是小数部分的位数，舍入模式指的是如何处理小数位数超过精度的情况。

  4. 避免使用equals()方法比较BigDecimal：由于BigDecimal是一个引用类型，使用equals()方法比较BigDecimal对象时，需要确保比较的精确度。推荐使用compareTo()方法来进行比较。

  5. 避免使用BigDecimal进行大量的运算：由于BigDecimal对象是不可变的，每次进行运算都会创建一个新的BigDecimal对象。如果需要进行大量的计算，可以考虑使用BigDecimal的可变版本MutableBigDecimal。

  6. 注意处理除法运算的精度：在进行除法运算时，需要注意处理小数位数的精度和舍入模式。可以使用divide()方法指定精度和舍入模式。

总之，使用BigDecimal时需要注意精度、舍入模式和数值的构造方式，以确保计算的准确性和一致性。同时，了解和使用BigDecimal的各种方法，可以更好地处理数值计算和比较。

BigDecimal类型的其他使用

除了上述注意事项，以下是一些BigDecimal类型的其他使用方法：

  1. 加法和减法：可以使用add()方法进行两个BigDecimal对象的相加，使用subtract()方法进行相减。例如：

       BigDecimal num1 = new BigDecimal("10.5");BigDecimal num2 = new BigDecimal("5.3");BigDecimal sum = num1.add(num2);  // 结果为15.8BigDecimal difference = num1.subtract(num2);  // 结果为5.2

  2. 乘法和除法：可以使用multiply()方法进行乘法运算，使用divide()方法进行除法运算。例如：

       BigDecimal num1 = new BigDecimal("10.5");BigDecimal num2 = new BigDecimal("2.5");BigDecimal product = num1.multiply(num2);  // 结果为26.25BigDecimal quotient = num1.divide(num2);  // 结果为4.2

  3. 取反操作：可以使用negate()方法对BigDecimal对象进行取反操作。例如：

       BigDecimal num = new BigDecimal("10.5");BigDecimal neg = num.negate();  // 结果为-10.5

  4. 取绝对值：可以使用abs()方法获取BigDecimal对象的绝对值。例如：

       BigDecimal num = new BigDecimal("-10.5");BigDecimal abs = num.abs();  // 结果为10.5

  5. 比较大小：可以使用compareTo()方法对两个BigDecimal对象进行大小比较。例如：

       BigDecimal num1 = new BigDecimal("10.5");BigDecimal num2 = new BigDecimal("5.3");int result = num1.compareTo(num2);  // 结果为1（num1大于num2）

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