BigDecimal(double)和BigDecimal(String)有什么区别?

news2024/11/24 2:48:22

面试回答

有区别,而且区别很大。

因为double是不精确的,所以使用一个不精确的数字来创建 BigDecimal,得到的数字也是不精确的。如 0.1 这个数字,double 只能表示他的近似值。

所以,当我们使用 new BigDecimal(0.1) 创建一个 BigDecimal 的时候,其实创建出来的值并不是正好等于 0.1 的。

而是 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。这是因为 double 自身表示的只是一个近似值。

而对于 BigDecimal(String),当我们使用 new BigDecimal("0.1")创建一个 BigDecimal 的时候,其实创建出来的值正好就是等于 0.1 的。

那么他的标度也就是 1。

知识扩展

在《阿里巴巴Java开发手册》中有一条建议,或者说是要求:

12.【强制】禁止使用构造方法 BigDecimal(double) 的方式把 double 值转化为 BigDecimal 对象。

说明:BigDecimal(double) 存在精度损失风险,在精确计算或值比较的场景中可能会导致业务逻辑异常。

如:BigDecimal g=new BigDecimal(0.1F); 实际的存储值为:0.100000001490116119384765625

正例:优先推荐入参为 String 的构造方法,或使用 BigDecimal 的 valueOf 方法,此方法内部其实执行了 Double 的 toString,而 Double 的 toString 按 double 的实际能表达的精度对尾数进行了截断。

BigDecimal recommend1 = new BigDecimal("0.1");

BigDecimal recommend2 = new BigDecimal.valueOf(0.1);

BigDecimal 如何精确计数?

如果大家看过 BigDecimal 的源码,其实可以发现,实际上一个 BigDecimal 是通过一个 “无标度值”和一个“标度”来表示一个数的。

在 BigDecimal 中,标度是通过 scale 字段来表示的。

而无标度值的表示比较复杂。当 unscaled value 超过阈值(默认为 Long.MAX_VALUE)时采用 intVal 字段存储 unscaled value,intCompact 字段存储 Long.MIN_VALUE,否则对 unscaled value 进行压缩存储到 long 型的 intCompact 字段用于后续计算,intVal 为空。

涉及到的字段就是这几个:

public class BigDecimal extends Number implements Comparable<BigDecimal> {
    /**
     * The unscaled value of this BigDecimal, as returned by {@link
     * #unscaledValue}.
     *
     * @serial
     * @see #unscaledValue
     */
    private final BigInteger intVal;

    /**
     * The scale of this BigDecimal, as returned by {@link #scale}.
     *
     * @serial
     * @see #scale
     */
    private final int scale;  // Note: this may have any value, so
                              // calculations must be done in longs

    /**
     * If the absolute value of the significand of this BigDecimal is
     * less than or equal to {@code Long.MAX_VALUE}, the value can be
     * compactly stored in this field and used in computations.
     */
    private final transient long intCompact;

}

关于无标度值的压缩机制大家了解即可,不是本文的重点,大家只需要知道 BigDecimal 主要是通过一个无标度值和标度来表示的就行了。

那么标度到底是什么呢?

除了 scale 这个字段,在 BigDecimal 中还提供了 scale() 方法,用来返回这个 BigDecimal 的标度。

    /**
     * Returns the <i>scale</i> of this {@code BigDecimal}.  If zero
     * or positive, the scale is the number of digits to the right of
     * the decimal point.  If negative, the unscaled value of the
     * number is multiplied by ten to the power of the negation of the
     * scale.  For example, a scale of {@code -3} means the unscaled
     * value is multiplied by 1000.
     *
     * @return the scale of this {@code BigDecimal}.
     */
    public int scale() {
        return scale;
    }

那么,scale 到底表示的是什么,其实上面的注释已经说的很清楚了:

如果 scale 为零或正值,则该值表示这个数字小数点右侧的位数。如果 scale 为负数,则该数字的真实值需要乘以 10 的该负数的绝对值的幂。例如,scale 为 -3,则这个数需要乘 1000,即在末尾有3个0。

如 123.123,那么如果使用 BigDecimal 表示,那么他的无标度值为 123123,他的标度为 3。

而二进制无法表示的 0.1,使用 BigDecimal 就可以表示了,及通过无标度值1和标度1来表示。

我们都知道,想要创建一个对象,需要使用该类的构造方法,在 BigDecimal 中一共有以下 4 个构造方法:

BigDecimal(int val) 
BigDecimal(double val) 
BigDecimal(long val) 
BigDecimal(String val) 

以上四个方法,创建出来的 BigDecimal 的标度(scale)是不同的。

其中 BigDecimal(int) 和 BigDecimal(double) 比较简单,因为都是整数,所以他们的标度都是0。

而 BigDecimal(double) 和 BigDecimal(String) 的标度就有很多学问了。

BigDecimal(double) 有什么问题?

BigDecimal 中提供了一个通过 double 创建 BigDecimal 的方法——BigDecimal(double),但是,同时也给我们留了一个坑!

因为我们知道,double 表示的小数是不精确的,如 0.1 这个数字,double 只能表示他的近似值。

所以,当我们使用 new BigDecimal(0.1) 创建一个 BigDecimal 的时候,其实创建出来的值并不是正好等于 0.1 的。

而是 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。这是因为 double 自身表示的只是一个近似值。

所以,如果我们在代码中,使用 BigDecimal(double) 来创建一个 BigDecimal 的话,那么是损失了精度的。这是极其严重的。

使用 BigDecimal(String)创建

那么,该如何创建一个精确的 BigDecimal 来表示小数呢,答案是使用 String 创建。

而对于 BigDecimal(String),当我们使用 new BigDecimal("0.1")创建一个 BigDecimal 的时候,其实创建出来的值正好就是等于 0.1 的。

那么他的标度也就是1。

但是需要注意的是,new BigDecimal("0.10000") 和 new BigDecimal("0.1") 这两个数的标度分别是 5和1,如果使用 BigDecimal 的 equals 方法比较,得到的结果是 false。

那么,想要创建一个能精确的表示 0.1 的 BigDecimal,请使用一下两种方式:

        BigDecimal recommend1 = new BigDecimal("0.1");
        BigDecimal recommend2 = BigDecimal.valueOf(0.1);

总结

因为计算机采用二进制处理数据,但是很多小数,如 0.1的二进制是一个无限循环小数,而这种数字在计算机中是无法精确表示的。

所以,人们采用了一种通过近似值的方式在计算机中表示,于是就有了单精度浮点数和双精度浮点数等。

所以,作为单精度浮点数的 float 和双精度浮点数的 double,在表示小数的时候只是近似值,并不是真实值。

所以,当使用 BigDecimal(Double) 创建一个数的时候,得到的 BigDecimal 是损失了精度的。

而使用一个损失了精度的数字进行计算,得到的结果也是不精确的。

想要避免这个问题,可以通过 BigDecimal(String) 的方式创建 BigDecimal,这样的情况下,0.1 就会被精确的表示出来。

其表现形式是一个无标度数值1,和一个标度1的组合。

 

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