Java資料類型—BigDecimal

這篇文章我們會介紹一下Java 中的BigDecimal,并且會通過一些例子示範它的用法，例如精度的操作

Java在java.math包中提供的API類BigDecimal，用來對超過16位有效位的數進行精确的運算。雙精度浮點型變量double可以處理16位有效數，但在實際應用中，可能需要對更大或者更小的數進行運算和處理。一般情況下，對于那些不需要準确計算精度的數字，我們可以直接使用Float和Double處理，但是Double.valueOf(String) 和Float.valueOf(String)會丢失精度。是以開發中，如果我們需要精确計算的結果，則必須使用BigDecimal類來操作。

前面學習基本類型的時候,我們可以使用float 和 double來表示浮點型數字，但是這裡有一個問題那就是基本資料類型float 和 double不應該用于高精度資料的表示，例如貨币，因為浮點類型的float 和 double會丢失資料的精度

這裡本應輸出的是0.30，但是實際上輸出如下

這就是為什麼在金融相關的程式裡資料類型如此重要的原因，是以我們更好的選擇是BigDecimal 而不是float 和 double

BigDecimal 是不可變的，任意精度的有符号十進制類型的數字，可用于貨币計算

上面那個例子如果我們是使用BigDecimal來代替double 我們可以獲得準确的值

現在輸出就和預期的一樣了

Java 中的BigDecimal類繼承自Number并且實作了Comparable接口

BigDecimal 提供了很多的構造方法，可以使用int ,char[],BigDecimal,String,doble ,long,int來初始化BigDecimal，BigDecimal 總共提供了18種構造方法，需要注意的實如果使用double 來初始化BigDecimal或許會再次引入精度的問題，下面提供了一個例子

輸出結果是這樣的

Thus it is always safe to go with a constructor that takes String as argument when representing a decimal value.

是以使用String 做為構造函數的參數來表示一個十進制的數字的時候總是安全的

Output

使用BigDecimal的一個理由是BigDecimal提供了精度控制(小數點後的數字的多少)和舍入模式，為了确定小數點後的保留幾位數字你可以使用setScale(int scale) 方法，但是最好的是在使用精度的時候提供舍入模式，也就是setScale的重載方法

setScale(int newScale, int roundingMode)

setScale(int newScale, RoundingMode roundingMode)

接下來我們通過一個例子示範一下我們為什麼要這樣做，假設我們在通過一個double值構造一個BigDecimal

從上面的輸出中我們看到進度已經丢失了，輸出的BigDecimal 是23.120000000000000994759830064140260219573974609375

并且我們看到當我們将精度設定為1 的時候并且沒有提供舍入機制的時候導緻Arithmetic異常被抛出

如果你注意到了上面我們在講精度設定的時候，它其實是有兩個設定精度的重載方法，第二個參數代表的就是舍入模式模式的參數，BigDecimal提供了八種舍入模式，它們通過static final int 進行表示

需要注意的是在java.math包中也提供舍入模式的枚舉值，需要注意的我們是推薦使用枚舉值來代替使用int 類型的常量做舍入摸模式的參數

下面我們在設定進度的同時設定一下舍入模式，來避免Arithmetic異常

但是我們說了，我們推薦使用枚舉值的舍入模式，而不是直接使用int 類型的常量，接下來我們看一下<code>RoundingMode</code> 提供的枚舉值

CEILING- Rounding mode to round towards positive infinity.

DOWN- Rounding mode to round towards zero.

FLOOR- Rounding mode to round towards negative infinity.

HALF_DOWN- Rounding mode to round towards “nearest neighbor” unless both neighbors are equidistant, in which case round down.

HALF_EVEN- Rounding mode to round towards the “nearest neighbor” unless both neighbors are equidistant, in which case, round towards the even neighbor.

HALF_UP- Rounding mode to round towards “nearest neighbor” unless both neighbors are equidistant, in which case round up.

UNNECESSARY - Rounding mode to assert that the requested operation has an exact result, hence no rounding is necessary.

UP- Rounding mode to round away from zero.

下面我們通過例子來總結一下這些舍入模式的舍入方式

Result of rounding input to one digit with the given rounding mode

Input Number

<code>UP</code>

<code>DOWN</code>

<code>CEILING</code>

<code>FLOOR</code>

<code>HALF_UP</code>

<code>HALF_DOWN</code>

<code>HALF_EVEN</code>

<code>UNNECESSARY</code>

5.5

6

5

throw <code>ArithmeticException</code>

2.5

3

2

1.6

1

1.1

-1.0

-1.1

-2

-1.6

-2.5

-3

-5.5

-6

-5

更多細節參考- https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/math/RoundingMode.html

由于NumberFormat類的format()方法可以使用BigDecimal對象作為其參數，可以利用BigDecimal對超出16位有效數字的貨币值，百分值，以及一般數值進行格式化控制。

以利用BigDecimal對貨币和百分比格式化為例。首先，建立BigDecimal對象，進行BigDecimal的算術運算後，分别建立對貨币和百分比格式化的引用，最後利用BigDecimal對象作為format()方法的參數，輸出其格式化的貨币值和百分比。

輸出結果

BigDecimal格式化保留2為小數，不足則補0

最常見的例子就是精度是2(小數點後保留兩位)，并且采用四舍五入的舍入模式(如果指定精度的笑一個數字大于等于5則向上取整，否則向下取整)

因為精度設定為2之後，也就是小數點後兩位的後一位數字是6大于等于5，是以向上取整，是以結果是<code>23.13</code>

因為精度設定為2之後，也就是小數點後兩位的後一位數字是3小于5，是以向下取整，是以結果是<code>23.12</code>

對于負數，也是同樣的道理，是以輸出是<code>bd1 -15.57</code>

在Java 中支援的(+, -, *, /)數學運算，BigDecimal并不支援，因為這些操作符是針對基本資料類型的，但是BigDecimal是引用類型，也就是基于對象和類的，是以BigDecimal提供了下面的方法

<code>add,subtract,multiply,and,divide</code>

例如乘法在BigDecimal的實作如下

需要注意如果你使用 equals()來比較兩個BigDecimal數字，那隻有當兩個BigDecimal的值和精度都相同的時候equals()猜認為它們是相同的(是以2.0和2.00是不相同的)

是以你應該使用compareTo()方法來比較兩個BigDecimal 是否是相等的，BigDecimal實作了comparable接口并且提供了自己的compareTo方法，這個方法隻會判斷兩個BigDecimal對象的值是否是相等的忽略了兩個數字的精度(ike 2.0 和 2.00 相等的)

對于bd1.compareTo(bd2) 的傳回值

-1 bd1 小于 bd2.

0 兩個相等的

1 bd1 大于 bd2.

BigDecimal 對象是不可變的，是以是線程安全的,在進行每一次四則運算時，都會産生一個新的對象 ，是以在做加減乘除運算時要記得要儲存操作後的值。

當我們在進行有着高精度的計算要求的時候不要使用double和float 因為它們有着精度丢失的問題

如果使用BigDecimal的時候，不要選擇double值作為初始化的值，因為它同樣會引入精度的問題

如果你使用BigDecimal時候設定了精度，那就同時提供舍入模式，告訴BigDecimal如何舍入進而提供你想要的精度

BigDecimal繼承了Number類和實作了Comparable接口

BigDecimal 針對加減乘除提供可特定的方法，因為BigDecimal不支援(+, -, *, /)數學運算

BigDecimal 的對象是不可變的

BigDecimal因為建立對象開銷的原因，是以很多操作都是比原生類型要慢一些的。