精确运算避免使用float和double

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我是靠谱客的博主轻松仙人掌，最近开发中收集的这篇文章主要介绍精确运算避免使用float和double，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

在《你可能不知道的Java基础知识（一）》中，我提到使用浮点运算要慎重，感觉说的不够透彻，其实float和double类型主要是为科学和工程计算而设计的。他们执行的是二进制浮点运算，由于二进制的局限性，有时候无法得到准确的结果。

例如：System.out.println(2.0-1.1)将输出0.8999999999999999，而不是0.9，当然这在科学计算中无关紧要，通过四舍五入就可以轻松解决问题，但是在禁止出现舍入误差的运算中（比如金融计算）就不适用了。

在二进制中无法精确地表示10的任何负数次方值，比如0.1，这和十进制中无法精确表示1/3一个道理，所以越到像金融货币计算的问题，我们不得不舍弃float和double，而改BigDecimal类。

在《Effective Java》这本书中也提到这个原则，float和double只能用来做科学计算或者是工程计算，在商业计算中我们要用java.math.BigDecimal，而且非要用String来够造BigDecimal不可！在《Effective Java》一书中的例子是用String来够造BigDecimal的，但是书上却没有强调这一点，这也许是一个小小的失误吧。

用BigDecimal解决上述2.0-1.1问题的代码为：

import java.math.*;
class BigDecimalTest
{
public static void main(String[] args)
{
//使用字符串构造BigDecimal对象
BigDecimal a =new BigDecimal("2.0");
BigDecimal b = new BigDecimal("1.1");
System.out.println(a.subtract(b));
}
}
输出：0.9

假如不用String来构造BigDecimal问题将依旧：

import java.math.*;
class TestB
{
public static void main(String[] args)
{
//使用double来构造BigDecimal，问题依旧
BigDecimal a = new BigDecimal(2.0);
BigDecimal b = new BigDecimal(1.1);
System.out.println(a.subtract(b));
}
}
输出 0.899999999999999911182158029987476766109466552734375

当然BigDecimal也提供了舍入方法，下面是网上淘来的类，完美的解决了这些问题：

package com.morningstar.bigdecimal;
import java.math.BigDecimal;
public class Arithmetic4Double {
//默认除法运算精度
private static final int DEF_DIV_SCALE = 10;
//所有方法均用静态方法实现，不允许实例化
private Arithmetic4Double() {}
/**
* 实现浮点数的加法运算功能
* @param v1 加数1
* @param v2 加数2
* @return v1+v2的和
*/
public static double add(double v1,double v2) {
BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
return b1.add(b2).doubleValue();
}
/**
* 实现浮点数的减法运算功能
* @param v1 被减数
* @param v2 减数
* @return v1-v2的差
*/
public static double sub(double v1,double v2) {
BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
return b1.subtract(b2).doubleValue();
}
/**
* 实现浮点数的乘法运算功能
* @param v1 被乘数
* @param v2 乘数
* @return v1×v2的积
*/
public static double multi(double v1,double v2) {
BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
return b1.multiply(b2).doubleValue();
}
/**
* 实现浮点数的除法运算功能
* 当发生除不尽的情况时，精确到小数点以后DEF_DIV_SCALE位(默认为10位)，后面的位数进行四舍五入。
* @param v1 被除数
* @param v2 除数
* @return v1/v2的商
*/
public static double div(double v1,double v2) {
BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
return b1.divide(b2,DEF_DIV_SCALE,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
}
/**
* 实现浮点数的除法运算功能
* 当发生除不尽的情况时，精确到小数点以后scale位，后面的位数进行四舍五入。
* @param v1 被除数
* @param v2 除数
* @param scale 表示需要精确到小数点以后几位
* @return v1/v2的商
*/
public static double div(double v1,double v2,int scale) {
if (scale < 0) {
throw new IllegalArgumentException(
"The scale must be a positive integer or zero");
}
BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
return b1.divide(b2,scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
}
/**
* 提供精确的小数位四舍五入功能
* @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 = new BigDecimal(Double.toString(v));
BigDecimal one = new BigDecimal("1");
return b.divide(one,scale,BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
}
}

总结一句话：精确运算要用String构造的BigDecimal，不要用float和double！