Java的BigDecimal类

一、精度丢失问题

先来看下面的这段浮点数运算的代码：

//0.1 + 0.2 不等于 0.3
System.out.println(0.1 + 0.2); // 输出：0.30000000000000004

我们发现输出结果并不是我们所预想的 0.3，这是因为计算机是采用二进制进行运算的，但是计算机可以表示的二进制的宽度是有限的，许多十进制小数转为二进制之后会无限循环，没办法完整表示，只能舍入为有限位数，所以会带来精度丢失的问题。

二、BigDecimal的使用

BigDecimal 是 Java 中用于高精度十进制运算的类，位于 java.math 包。它是金融、电商、计费系统中绝对不可或缺的核心工具。下面我们来看看具体如何使用：

一、创建实例

需要注意的是，不要使用 new BigDecimal(double)，因为 double 本身已经失真了，传进去只会得到一个“失真后的垃圾值”。

BigDecimal d1 = new BigDecimal(0.1);//0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625

推荐使用 String 构造器或 BigDecimal.valueOf()

BigDecimal d2 = new BigDecimal("0.1");
BigDecimal d3 = BigDecimal.valueOf(0.1);

二、核心运算

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BigDecimal a = new BigDecimal("10.00");
        BigDecimal b = new BigDecimal("3.00");

        BigDecimal sum = a.add(b);          // 加法：13.00
        BigDecimal diff = a.subtract(b);    // 减法：7.00
        BigDecimal mul = a.multiply(b);     // 乘法：30.0000 (精度会变多)
        BigDecimal div = a.divide(b, 2, RoundingMode.HALF_UP); // 除法：3.33 (必须指定精度和舍入)
        BigDecimal rem = a.remainder(b);    // 取余：1.00
    }
}

这里有两个问题需要注意：首先是乘法运算，我们发现最终的运算结果精度会变多，这是因为 BigDecimal 的乘法规则是“精度（小数位数）相加”，而不是像加减法那样“精度对齐”。我们先来看一下 BigDecimal的底层构成：

• int scale ： 小数位数 （即小数点后有几位）。
• BigInteger intVal ： 去除小数点后的整数值 （有效数字）。

它的实际值计算公式是：intVal × 10^(-scale)

举例：

• 10.00 存储为：intVal = 1000，scale = 2（即 1000 × 10⁻²）
• 3.00 存储为：intVal = 300，scale = 2（即 300 × 10⁻²）

做乘法时，Java 遵循基本的数学算术规则： 两个小数相乘，结果的小数位数等于两个乘数小数位数之和 。

即：结果scale = 乘数1.scale + 乘数2.scale

拿上面的例子代入计算：

• 10.00（scale=2） × 3.00（scale=2）
• 底层计算：1000 × 300 = 300000
• 结果scale：2 + 2 = 4
• 最终结果：300000 × 10⁻⁴ = 30.0000 （精度从2位变成了4位）

如果希望去除多余的末尾 0，统一保留 2 位小数，我们可以在运算结束后，调用 setScale() 进行归一化处理。

BigDecimal a = new BigDecimal("10.00");
BigDecimal b = new BigDecimal("3.00");

BigDecimal result = a.multiply(b); // 结果是 30.0000

// 归一化：保留2位小数，四舍五入
BigDecimal normalized = result.setScale(2, RoundingMode.HALF_UP); 
System.out.println(normalized); // 输出 30.00

如果你就是想彻底去掉末尾所有无意义的 0（比如 30.0000 -> 30），可以用 result.stripTrailingZeros()，它会返回精度最小的 BigDecimal。

//注意：当数值非常大或非常小时，toString() 会返回科学计数法表示，我们可以使用toPlainString()转为纯字符串
System.out.println(result.stripTrailingZeros());//3E+1
System.out.println(result.stripTrailingZeros().toPlainString());//30

第二个就是除法运算，我们上面指定了精度和舍入，这是因为如果不指定的话，divide 在遇到无限循环小数（如 10/3）时会直接抛出 ArithmeticException 。

常用的舍入模式：

• HALF_UP：四舍五入。
• HALF_DOWN：五舍六入。
• HALF_EVEN：四舍六入五成双（银行家舍入法，用于减少误差累积，美国会计准则常用）。
• UP / DOWN：远离零 / 趋向零（相当于绝对值向上/向下）。

三、比较大小

在进行大小比较的时候，需要注意如下区别：

• equals：比较值 + 精度（小数位数） 。1.0 和 1.00 会被判定为不相等.
• compareTo：只比较数值大小 。1.0 和 1.00 数值相等，返回 0。

BigDecimal x = new BigDecimal("1.0");
BigDecimal y = new BigDecimal("1.00");

System.out.println(x.equals(y));   // false（因为精度不同）
System.out.println(x.compareTo(y)); // 0（表示数值相等）

四、注意事项

• BigDecimal 是不可变对象（Immutable），每一次运算都会返回一个新的 BigDecimal，原对象不变。
• 使用 String 构造器 ，绝不用 double 构造器。
• 做除法时，必须指定精度和舍入模式 。
• 比较数值用 compareTo 。
• 复用静态常量 ：对于 0、1、10、100 等常用值，使用 BigDecimal.ZERO、BigDecimal.ONE、BigDecimal.TEN，避免重复 new 对象。
• 累加优化 ：如果需要对大量数据进行求和，不要用 BigDecimal 做循环 add（会产生大量临时对象）。建议先用 BigDecimal[] 收集，最后统一累加；或者转为 double 先做粗略计算后再转回（仅限非金融严格场景）。