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Java用BigDecimal类解决Double类型精度丢失的问题

2020-12-29

本篇要点

简单描述浮点数十进制转二进制精度丢失的原因。
介绍几种创建BigDecimal方式的区别。
整理了高精度计算的工具类。
学习了阿里巴巴Java开发手册关于BigDecimal比较相等的规定。

经典问题:浮点数精度丢失

精度丢失的问题是在其他计算机语言中也都会出现,float和double类型的数据在执行二进制浮点运算的时候,并没有提供完全精确的结果。产生误差不在于数的大小,而是因为数的精度。

关于浮点数存储精度丢失的问题,话题过于庞大,感兴趣的同学可以自行搜索一下:

这里简单讨论一下十进制数转二进制为什么会出现精度丢失的现象,十进制数分为整数部分和小数部分,我们分开来看看就知道原因为何:

十进制整数如何转化为二进制整数?

将被除数每次都除以2,只要除到商为0就可以停止这个过程。

这个算法永远都不会无限循环,整数永远都可以使用二进制数精确表示,但小数呢?

十进制小数如何转化为二进制数?

每次将小数部分乘2,取出整数部分,如果小数部分为0,就可以停止这个过程。

这个算法有一定概率会存在无限循环,即无法用有限长度的二进制数表示十进制的小数,这就是精度丢失问题产生的原因。

如何用BigDecimal解决double精度问题?

我们已经明白为什么精度会存在丢失现象,那么我们就应该知道,当某个业务场景对double数据的精度要求非常高时,就必须采取某种手段来处理这个问题,这也是BigDecimal为什么会被广泛应用于金额支付场景中的原因啦。

BigDecimal类位于java.math包下,用于对超过16位有效位的数进行精确的运算。一般来说,double类型的变量可以处理16位有效数,但实际应用中,如果超过16位,就需要BigDecimal类来操作。

既然这样,那用BigDecimal就能够很好解决这个问题咯?

你可以思考一下,控制台输出会是啥。

可以看到,使用方法一的构造函数仍然出现了精度丢失的问题,而方法二和方法三符合我们的预期,为什么会这样呢?

这三个方法其实对应着三种不同的构造函数:

关于这三个构造函数,JDK已经给出了解释,并用Notes标注:

为了防止以后图片可能会存在显示问题,这里再记录一下:

new BigDecimal(double val)

该方法是不可预测的,以0.1为例,你以为你传了一个double类型的0.1,最后会返回一个值为0.1的BigDecimal吗?不会的,原因在于,0.1无法用有限长度的二进制数表示,无法精确地表示为双精度数,最后的结果会是0.100000xxx。

new BigDecimal(String val)

该方法是完全可预测的,也就是说你传入一个字符串”0.1″,他就会给你返回一个值完全为0,1的BigDecimal,官方也表示,能用这个构造函数就用这个构造函数叭。

BigDecimal.valueOf(double val)

第二种构造方式已经足够优秀,可你还是想传入一个double值,怎么办呢?官方其实提供给你思路并且实现了它,可以使用Double.toString(double val)先将double值转为String,再调用第二种构造方式,你可以直接使用静态方法:valueOf(double val)。

Double的加减乘除运算工具类

BigDecimal所创建的是对象,故我们不能使用传统的+、-、*、/等算术运算符直接对其对象进行数学运算,而必须调用其相对应的方法。方法中的参数也必须是BigDecimal的对象。网上有很多这样的工具类,这边直接贴一下,逻辑不难,主要为了简化项目中频繁互相转化的问题。

阿里巴巴Java开发手册关于BigDecimal的规定

【强制】如上所示BigDecimal的等值比较应使用compareTo()方法,而不是equals()方法。

说明:equals()方法会比较值和精度(1.0和1.00返回结果为false),而compareTo()则会忽略精度。

关于这一点,我们来看一个例子就明白了:

JDK中对这两个方法的解释是这样的:

以上就是Java用BigDecimal类解决Double类型精度丢失的问题的详细内容,更多关于Java BigDecimal解决Double类型精度丢失的资料请关注其它相关文章!