手把手教你进行 Java 的精确计算

nill0705

发布于 2022-9-27 13:54

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作为 Java 程序员在日常的工作中，很多时候我们都会遇到一些需要进行数据计算的场景，通常对于不需要计算精度的场景我们都可以使用 Integer，Float 或者 Double 来进行计算，虽然会丢失精度但是偶尔也可以用，如果我们需要精确计算结果的时候，就会用到 java.math 包中提供的 BigDecimal 类来实现对应的功能了。

BigDecimal 作为精确数据计算的工具，既然是数据计算，那肯定会提供相应的加减乘除的方法来让我们使用，如下：

1. add(BigDecimal)：BigDecimal 对象中的值相加，返回 BigDecimal 对象
2. subtract(BigDecimal)：BigDecimal 对象中的值相减，返回 BigDecimal 对象
3. multiply(BigDecimal)：BigDecimal 对象中的值相乘，返回 BigDecimal 对象
4. divide(BigDecimal)：BigDecimal 对象中的值相除，返回 BigDecimal 对象

需要使用对应的方法的时候，我们首先要创建 BigDecimal 对象，然后才能使用，对应的构造方法有

1. BigDecimal(int)：创建一个具有参数所指定整数值的对象
2. BigDecimal(double)：创建一个具有参数所指定双精度值的对象
3. BigDecimal(long)：创建一个具有参数所指定长整数值的对象
4. 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

通过构造方法创建出的 BigDecimal 对象后，通过调用对应的方法以及传入另一个 BigDecimal 参数来实现相应的加减乘除方法。如下示例：

package org.test;

import java.math.BigDecimal;

public class TestClass {

    public static void main(String[] args) {
        BigDecimal num1 = new BigDecimal("11");
        BigDecimal num2 = new BigDecimal("102");
        BigDecimal result1 = num2.add(num1);
        BigDecimal result2 = num2.subtract(num1);
        BigDecimal result3 = num2.multiply(num1);
        System.out.println("num2 + num1 = " + result1);
        System.out.println("num2 - num1 = " + result2);
        System.out.println("num2 * num1 = " + result3);
        System.out.println("num2 / num1 = " + (102 / 11));
        System.out.println("ROUND_UP: num2 / num1 = " + num2.divide(num1, 2, BigDecimal.ROUND_UP));
        System.out.println("ROUND_DOWN: num2 / num1 = " + num2.divide(num1, 2, BigDecimal.ROUND_DOWN));
        System.out.println("ROUND_CEILING: num2 / num1 = " + num2.divide(num1, 2, BigDecimal.ROUND_CEILING));
        System.out.println("ROUND_FLOOR: num2 / num1 = " + num2.divide(num1, 2, BigDecimal.ROUND_FLOOR));
        System.out.println("ROUND_HALF_UP: num2 / num1 = " + num2.divide(num1, 2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP));
        System.out.println("ROUND_HALF_DOWN: num2 / num1 = " + num2.divide(num1, 2, BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN));
        System.out.println("ROUND_HALF_EVEN: num2 / num1 = " + num2.divide(num1, 2, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN));
    }
}

运行的结果如下图所示

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从上图中我们看到 BigDecimal 具体使用方式，通过调用对应的方法再传入对应的参数即可。不过在进行除法运算的时候我们可以看到，divide 方法还提供了设置精确位数的参数，并且还可以设置具体的取整方式。取整方式有如下几种：

//绝对值向上取整，远离坐标抽 0 取整
public final static int ROUND_UP =           0;
//绝对值向下取整，向着坐标城 0 取整
public final static int ROUND_DOWN =         1;
//数值方向向上取整，向正无穷方向取整
public final static int ROUND_CEILING =      2;
//数值方向向下取整，向负无穷方向取整
public final static int ROUND_FLOOR =        3;
// >= 0.5 绝对值方向向上取整， < 0.5 绝对值方向向下取整
public final static int ROUND_HALF_UP =      4;
// <= 0.5 绝对值方向向下取整， > 0.5 绝对值方向向上取整
public final static int ROUND_HALF_DOWN =    5;
//舍入模式向“最近邻居”舍入，除非两个邻居等距，在这种情况下，向偶数邻居舍入。如果丢弃的分数左边的数字是奇数，则//行为与 RoundingMode.HALF_UP 相同；如果它是偶数，则表现为 RoundingMode.HALF_DOWN
public final static int ROUND_HALF_EVEN =    6;
public final static int ROUND_UNNECESSARY =  7;

除了加减乘除已经方法之外 BigDecimal 也提供两个 BigDecimal 进行对比的方法 compareTo()，用法如下

BigDecimal num1 = new BigDecimal("101");
BigDecimal num2 = new BigDecimal("102");
int i = num2.compareTo(num1);
System.out.println(i);
// 运行结果：1

因为 num2 比 num1 数值大，所以返回值为 1；当 num2 与 num1 相等时返回 0；当 num2 小于 num1 时返回-1。总结格式如下

int a = bigdemical.compareTo(bigdemical2);
//a = -1,表示bigdemical小于bigdemical2；
//a = 0,表示bigdemical等于bigdemical2；
//a = 1,表示bigdemical大于bigdemical2；

所以经常会用if (num2.compareTo(num1) > 0) 来进行判断操作。同时 BigDecimal 也提供直接转换为 int，long，float，double 数值的方法，如下所示，一般使用的情况相对较少。

int i1 = num1.intValue();
long l = num1.longValue();
float v = num1.floatValue();
double v1 = num1.doubleValue();
short i2 = num1.shortValue();
byte b = num1.byteValue();

在日常工作中需要精确的小数计算时使用 BigDecimal，BigDecimal 的性能比 double 和 float 相对较差，所以只有在需要的时候使用就好。BigDecimal 在每次进行加减乘除的时候都会创建一个新的对象，当后面需要使用的时候我们需要保存起来，通常情况我们尽量使用 String 类型的构造函数。

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