众所周知,Java 中的 float 和 double 会有精度损失的风险的. 《阿里巴巴 Java 开发手册》中也提到：“为了避免精度丢失，可以使用 BigDecimal 来进行浮点数的运算”.
为什么呢?
这个和计算机保存浮点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浮点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.
BigDecimal 介绍
BigDecimal 可以实现对浮点数的运算，不会造成精度丢失。
通常情况下，大部分需要浮点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。
想要解决浮点数运算精度丢失这个问题，可以直接使用 BigDecimal 来定义浮点数的值，然后再进行浮点数的运算操作即可。
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));// 0
BigDecimal 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。
因为 BigDecimal(String val) 方法创建的是没有精度损失的, 而 BigDecimal.valueOf(double val) 底层也是转了 String ,如下图:
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。
// 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 { // 2.5 -> 3 , 1.6 -> 2 // -1.6 -> -2 , -2.5 -> -3 UP(BigDecimal.ROUND_UP), // 2.5 -> 2 , 1.6 -> 1 // -1.6 -> -1 , -2.5 -> -2 DOWN(BigDecimal.ROUND_DOWN), // 2.5 -> 3 , 1.6 -> 2 // -1.6 -> -1 , -2.5 -> -2 CEILING(BigDecimal.ROUND_CEILING), // 2.5 -> 2 , 1.6 -> 1 // -1.6 -> -2 , -2.5 -> -3 FLOOR(BigDecimal.ROUND_FLOOR), // 2.5 -> 3 , 1.6 -> 2 // -1.6 -> -2 , -2.5 -> -3 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
BigDecimal 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。
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)); // 0
BigDecimal 工具类分享
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，以后的数字四舍五入。 * * @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，以后的数字四舍五入。 * * @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五入处理。 * * @param v 需要四舍五入的数字 * @param scale 小数点后保留几位 * @return 四舍五入后的结果 */ 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)不进行四舍五入 * * @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); } }
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。
参考资料
https://javaguide.cn/java/basis/bigdecimal.html
