BigDecimal

BigDecimal类用于表示一个高精度的数字类型，它可以表达一个无限大小的数字（只要内存够），而且表达小数没有精度损失，在需要精确计算的场景很常用，尤其是表达“钱”的时候！这篇笔记我们介绍BigDecimal的用法。

什么是浮点数精度损失

Java中的基本类型float和double在进行浮点计算时都会出现精度丢失的现象，如果用它处理金融计算、高精度科学计算等场景，稍不注意就会造成非常严重的问题，下面是一段例子代码。

double productA = 0.05;
double productB = 0.01;

double money = 0.06;

if (productA + productB <= money) {
    System.out.println("可以购买");
} else {
    System.out.println("钱不够");
}

假设现在有一个电商系统，用户有0.06元钱，现在要购买一个0.05元和一个0.01元的商品，显然他有足够的钱可以下单。然而，上面代码的输出却是钱不够！这是因为在在计算机中，浮点数是使用二进制表示的，这和我们十进制不能表达很多无限小数的分数是一样的道理，某些值以浮点数存储，会被处理成一个近似值，也就是说会有微小的精度损失。但就是这种微小的精度损失，却可能给我们系统造成逻辑错误。

当然，不止Java的浮点数有这个问题，只要是运行在二进制计算机上的“浮点数”，都有精度损失的问题。

Python测试例子如下。

NodeJS测试例子如下。

BigDecimal的构造函数

Java中使用BigDecimal对象来表达高精度数字。下面代码展示了Java中如何创建BigDecimal对象，记住绝对不要用浮点数构造BigDecimal。一个浮点数变量或是浮点数字面量，它在内存中实际上已经丢失精度了，即使赋值给BigDecimal也是一个错误的值！正确的做法是使用字符串构造BigDecimal，下面是一些例子。

// BigDecimal典型错误用法1
BigDecimal a = new BigDecimal(0.1);

// BigDecimal典型错误用法2
double num = 0.1;
BigDecimal b = new BigDecimal(num);

// 正确用法
BigDecimal c = new BigDecimal("0.1");

System.out.println(a);
System.out.println(b);
System.out.println(c);

上面代码输出结果如下。

0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
0.1

可见，前两个结果不是我们想要的。

BigDecimal的特点

不可变性：BigDecimal是不可变对象，也就是说，一旦创建了一个BigDecimal对象，该对象的值就不能改变了。如果对BigDecimal对象进行加减乘除运算，实际上返回的是一个新的BigDecimal对象，原始的BigDecimal对象并没有被改变。

线程安全：BigDecimal的不可变性也保证了它的线程安全性，多个线程可以共享同一个BigDecimal对象，而不需要担心线程安全问题。

高精度但速度较慢：BigDecimal可以处理非常高精度的运算，但它的运算速度比基本数据类型慢很多，BigDecimal有着明确的适用场景，如果不需要高精度计算，应该尽量避免使用BigDecimal。

BigDecimal四则运算

下面例子代码演示和BigDecimal的加减乘除运算。

BigDecimal a = new BigDecimal("0.1");
BigDecimal b = new BigDecimal("0.3");

BigDecimal addResult = a.add(b);
BigDecimal subResult = a.subtract(b);
BigDecimal mulResult = a.multiply(b);
BigDecimal divResult = a.divide(b, 2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);

System.out.println(addResult);
System.out.println(subResult);
System.out.println(mulResult);
System.out.println(divResult);

加法、减法、乘法没什么可说的，我们主要看除法。除法可能产生一个无限小数（十进制无法精确表示的分数），因此我们一般使用除法时都指定保留位数和保留算法。上面代码中的a.divide(b, 2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP)，我们保留两位小数，使用最传统的“四舍五入”。

对于更复杂的运算，如乘方、三角函数等，JDK本身并没有提供BigDecimal的实现，这通常就需要借助第三方库了，如Apache的CommonsMath库。

BigDecimal比较

对于整数或浮点数字面量，比较它们直接使用比较运算符就行了，但BigDecimal比较复杂一点，我们需要调用compareTo()方法，下面是一个例子。

BigDecimal a = new BigDecimal("0.1");
BigDecimal b = new BigDecimal("0.3");
System.out.println(a.compareTo(b));

上面代码输出结果如下。

-1

对于a.compareTo(b)，当a<b时返回-1，当a=b时返回0，当a>b时返回1。

注意：比较两个BigDecimal的值相等时使用equals()是错误的！当两个BigDecimal的scale不同时（比如2.0和2.00），它不会认为这两个数是相等的。

BigDecimal转字符串

BigDecimal转字符串有两个方法，一个是toString()，一个是toPlainString()，它们之间的区别在于toPlainString()不会对数字进行科学计数法表示，而toString()在某些情况下可能会。

BigDecimal i = new BigDecimal("0.00000000000000000000000000000000000123456789");
System.out.println(i.toString());
System.out.println(i.toPlainString());

上面代码输出结果如下。

1.23456789E-36
0.00000000000000000000000000000000000123456789

关于BigDecimal的数据库类型

这里额外补充一下，Java中BigDecimal类型对应的MySQL数据库类型是Decimal，它能表述一个定点小数，当然，也有一些奇葩的设计用varchar类型等。然而，假如数据库用的Decimal类型，保留位数不是太多，而Java代码又误用了double，数据入库的时候很可能看不出来什么问题，那这个精度丢失的Bug就更加隐匿了。

作者：Gacfox
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