Java大数类BigDecimal及八种舍入模式的介绍

BigDecimal的引入


在利用Java编程语言开发银行、金融类等需要对数值进行高精度计算的软件时,我们经常使用BigDecimalBigInteger这两个大数类,而不是常见的int、long、float、double类型,特别是在处理浮点型数据。

我们先看一下使用基础数据类型double进行计算并打印结果的一个代码演示:

public class MainClass {
  
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(0.02+0.01);
        System.out.println(0.05+0.01);
    }
    
}

结果如下:

0.03
0.060000000000000005

问题来了,为什么会出现第二种结果的数据呢?根本原因还是我们的计算机是由二进制的,而二进制是没办法来精确表示一个浮点数,CPU采用“尾数和指数”的方式(科学计数法)表达浮点数的时候存在一定的误差。所以,当对数据精度要求比较高的时候,还是需要采用BigDecimal类,尽管计算速度上稍微慢了一些。

BigDecimal的使用


创建一个BigDecimal对象有构造函数和公有静态方法(BigDecimal.valueOf)两种方式,需要注意两点:

  • 构造函数包含使用基本数据类型和字符串作为参数的两种形式,推荐使用后者,如:new BigDecimal(Double.valueOf(0.09))。大家可以尝试一下,System.out.println(new BigDecimal(0.06).toString());语句的输出结果是:0.059999999999999997779553950749686919152736663818359375

  • Decimal打印日志或向基本数据类型转换时,尽量使用它提供的公有方法xxxValue(),比如doubleValue(),而不是简单粗暴的一个toString()。

BigDecimal舍入模式


尽管数据库存储的是一个高精度的浮点数,但是通常在应用中展示的时候往往需要限制一下小数点的位数,比如两到三位小数即可,这时就需要使用到setScale(int newScale, int roundingMode)函数,作为BigDecimal的公有静态变量,舍入模式(Rounding Mode)的运算规则比较多,公有八种,这里作个说明,官方文档也有介绍。

  • ROUND_UP
    向远离零的方向舍入。舍弃非零部分,并将非零舍弃部分相邻的一位数字加一。

  • ROUND_DOWN
    向接近零的方向舍入。舍弃非零部分,同时不会非零舍弃部分相邻的一位数字加一,采取截取行为。

  • ROUND_CEILING
    向正无穷的方向舍入。如果为正数,舍入结果同ROUND_UP一致;如果为负数,舍入结果同ROUND_DOWN一致。注意:此模式不会减少数值大小。

  • ROUND_FLOOR
    向负无穷的方向舍入。如果为正数,舍入结果同ROUND_DOWN一致;如果为负数,舍入结果同ROUND_UP一致。注意:此模式不会增加数值大小。

  • ROUND_HALF_UP
    向“最接近”的数字舍入,如果与两个相邻数字的距离相等,则为向上舍入的舍入模式。如果舍弃部分>= 0.5,则舍入行为与ROUND_UP相同;否则舍入行为与ROUND_DOWN相同。这种模式也就是我们常说的我们的“四舍五入”。

  • ROUND_HALF_DOWN
    向“最接近”的数字舍入,如果与两个相邻数字的距离相等,则为向下舍入的舍入模式。如果舍弃部分> 0.5,则舍入行为与ROUND_UP相同;否则舍入行为与ROUND_DOWN相同。这种模式也就是我们常说的我们的“五舍六入”。

  • ROUND_HALF_EVEN
    向“最接近”的数字舍入,如果与两个相邻数字的距离相等,则相邻的偶数舍入。如果舍弃部分左边的数字奇数,则舍入行为与 ROUND_HALF_UP 相同;如果为偶数,则舍入行为与 ROUND_HALF_DOWN 相同。注意:在重复进行一系列计算时,此舍入模式可以将累加错误减到最小。此舍入模式也称为“银行家舍入法”,主要在美国使用。四舍六入,五分两种情况,如果前一位为奇数,则入位,否则舍去。

  • ROUND_UNNECESSARY
    断言请求的操作具有精确的结果,因此不需要舍入。如果对获得精确结果的操作指定此舍入模式,则抛出ArithmeticException。

下面,举个例子说明一下不同舍入模式下的数值计算结果,保留一位小数:

INPUT_NUM UP DOWN CEILING FLOOR HALF_UP HALF_DOWN HALF_EVEN UNNECESSARY
5.5 6 5 6 5 6 5 6 Exception
2.5 3 2 3 2 3 2 2 Exception
1.6 2 1 2 1 2 2 2 Exception
1.1 2 1 2 1 1 1 1 Exception
1.0 1 1 1 1 1 1 1 Exception
-1.0 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 Exception
-1.1 -2 -1 -1 -2 -1 -1 -1 Exception
-1.6 -2 -1 -1 -2 -2 -2 -2 Exception
-2.5 -3 -2 -2 -3 -3 -2 -2 Exception
-5.5 -6 -5 -5 -6 -6 -5 -6 Exception

推荐阅读更多精彩内容