java中BigDecimal在金融行業中的使用

1.引言

　　在java語言中，double和float用於二進制浮點型計算，沒法獲得精確的結果。而BigDecimal則用於精確的計算。不超過16位有效數字（最好是不超過13位）的科學和工程計算，可使用double和float，但要求精確計或者超過了16位有效數字（超過13位也建議如此）的商業運算則須要使用BigDecimal進行運行，好比金融行業。

　　《Effactive Java》第2版第48條中提到，「float和double類型尤爲不適合用於貨幣計算，由於要讓一個float或者double精確地標識0.1（或者10的任何其餘負數次方值）是不可能的。」 若是不進行運算，使用String表示金額都比double和float強，固然最好的是BigDecimal。金融行業http通訊接口可使用String來表示金額，若是內部接口調用，建議使用BigDecimal。

2.BigDecimal簡介

　　BigDecimal 由任意精度的整數非標度值 和32 位的整數標度 (scale) 組成。若是爲零或正數，則標度是小數點後的位數。若是爲負數，則將該數的非標度值乘以 10 的負scale 次冪。所以，BigDecimal表示的數值是(unscaledValue × 10^-scale)。

3. BigDecimal的構造方法

　　分四類，一類是經過另外一個BigDecimal對象構造，一類是使用double/long/int/BigInteger類型的數值構造，一類是經過String字符串構造，最後一類是使用靜態方法valueOf()構造，靜態方法要求參數是double/long/int/BigInteger等。

　　JDK API文檔中，對於public BigDecimal(double val) 解釋以下：

將 double 轉換爲 BigDecimal，後者是 double 的二進制浮點值準確的十進制表示形式。返回的 BigDecimal 的標度是使 (10^scale × val) 爲整數的最小值。

注：

1. 此構造方法的結果有必定的不可預知性。有人可能認爲在 Java 中寫入 new BigDecimal(0.1) 所建立的 BigDecimal 正好等於 0.1（非標度值 1，其標度爲 1），可是它實際上等於 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。這是由於 0.1 沒法準確地表示爲 double（或者說對於該狀況，不能表示爲任何有限長度的二進制小數）。這樣，傳入 到構造方法的值不會正好等於 0.1（雖然表面上等於該值）。
2. 另外一方面，String 構造方法是徹底可預知的：寫入 new BigDecimal("0.1") 將建立一個 BigDecimal，它正好 等於預期的 0.1。所以，比較而言，一般建議優先使用 String 構造方法。
3. 當 double 必須用做 BigDecimal 的源時，請注意，此構造方法提供了一個準確轉換；它不提供與如下操做相同的結果：先使用 Double.toString(double) 方法，而後使用 BigDecimal(String) 構造方法，將 double 轉換爲 String。要獲取該結果，請使用 static valueOf(double) 方法。

對於public static BigDecimal valueOf(long val)的解釋以下：

將 long 值轉換爲具備零標度的 BigDecimal。提供的 此「靜態工廠方法」優先於 (long) 構造方法，由於前者容許重用常用的 BigDecimal 值。

故此，對於金融行業中的使用有如下結論：

1） 優先使用String參數的構造方法；

2）若是須要經過double構造BigDecimal，有限使用valueOf(double val)方法；這樣獲得的BigDecimal和String參數的構造方法標度一致（即標度可控）；

3）valueOf()的靜態工廠方法優先於long、int等類型參數的構造方法，

4）若是想獲取指定標度的初始化數值，好比2位小數的0，能夠以下使用:

BigDecimal zero1 = new BigDecimal("0.00");

String的構造方法，會根據字符串的小數位來設定標度，其餘的構造方法還須要額外調用setScale()來設定標度。

4. BigDecimal的標度、舍入方式

BigDecimal類的標度使用scale屬性表示，就是小數位數，精度使用precision屬性表示，就是有效位數（亦即整數位+小數位）.

舍入方式有多種，BigDecimal類自己有舍入方式的靜態成員字段，可是已經廢棄，建議使用RoundingMode枚舉值。

RoundingMode枚舉值以下：

枚舉常量摘要
CEILING           向正無限大方向舍入的舍入模式。
DOWN           向零方向舍入的舍入模式。
FLOOR           向負無限大方向舍入的舍入模式。
HALF_DOWN           向最接近數字方向舍入的舍入模式，若是與兩個相鄰數字的距離相等，則向下舍入。
HALF_EVEN           向最接近數字方向舍入的舍入模式，若是與兩個相鄰數字的距離相等，則向相鄰的偶數舍入。
HALF_UP           向最接近數字方向舍入的舍入模式，若是與兩個相鄰數字的距離相等，則向上舍入。
UNNECESSARY           用於斷言請求的操做具備精確結果的舍入模式，所以不須要舍入。
UP           遠離零方向舍入的舍入模式。

 

 其中HALF_UP就是最經常使用的四捨五入，其餘根據英文名字很好理解。

5.BigDecimal的四則運算

若是隻是對貨幣金額值的存取，使用String也能夠，但若是金額要參與四則運算，則必須使用BigDecimal進行精確的運算。BigDecimal與double、float的運算相比，BigDecimal運算比double、float運算精確，但速度沒有double、float的快。

BigDecimal的四則運算使用如下方法：

　　public BigDecimal add(BigDecimal value); //加法

 

　　public BigDecimal subtract(BigDecimal value); //減法

 

　　public BigDecimal multiply(BigDecimal value); //乘法

 

　　public BigDecimal divide(BigDecimal value); //除法

 

JDK API中對四則運算的標度解釋以下：

 

對於全部算術運算符，運算的執行方式是，首先計算準確的中間結果，而後，使用選擇的舍入模式將其舍入爲精度設置（若有必要）指定的位數。若是不返回準確結果，則將丟棄準確結果的某些數位。當舍入增長了返回結果的大小時，前導數字「9」的進位傳播可能會建立新的數位。例如，將值 999.9 舍入爲三位數字，則在數值上等於一千，表示爲 100×10¹。在這種狀況下，新的 "1" 是返回結果的前導數位。

除了邏輯的準確結果外，每種算術運算都有一個表示結果的首選標度。下表列出了每一個運算的首選標度。

算術運算結果的首選標度

運算	結果的首選標度
加	max(addend.scale(), augend.scale())
減	max(minuend.scale(), subtrahend.scale())
乘	multiplier.scale() + multiplicand.scale()
除	dividend.scale() - divisor.scale()

這些標度是返回準確算術結果的方法使用的標度；準確相除可能必須使用較大的標度除外，由於準確的結果可能有較多的位數。例如，1/32 獲得 0.03125。

舍入以前，邏輯的準確中間結果的標度是該運算的首選標度。

由上面能夠看出來，若是調用上述四個方法的話，計算結果的標度可能不受控制，BigDecimal還爲每一個運算提供了幾個重載方法，能夠控制運算結果的標度和舍入方式。

以divide爲例進行解釋：

JDK API對public BigDecimal divide(BigDecimal divisor) 的解釋以下：

返回一個 BigDecimal，其值爲 (this / divisor)，其 首選標度爲 (this.scale() - divisor.scale())； 若是沒法表示準確的商值（由於它有無窮的十進制擴展），則拋出 ArithmeticException。 

參數：

divisor - 此 BigDecimal 要相除的值。

返回：

this / divisor

拋出：

ArithmeticException - 若是準確的商值沒有無窮的十進制擴展

從如下版本開始：

1.5 

能夠看出，沒法精確表示商值時就會拋異常，而除法很大可能沒法精確表示商值。因此，必須指定標度和舍入方式。如下幾個重載方法能夠供調用者指定標度和舍入方式。
public BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, RoundingMode roundingMode)

public BigDecimal divide(BigDecimal divisor, RoundingMode roundingMode)

public BigDecimal divide(BigDecimal divisor, MathContext mc)
這些方法也可能拋出異常，但異常的狀況是：divisor==0 或者 roundingMode==ROUND_UNNECESSARY 和 this.scale() 不足以準確地表示相除的結果。因此只要設置好標度和舍入方式，基本能夠保證不會拋異常。
6. BigDecimal的不可變性
BigDecimal有一個相似String的特性，就是不可變性。調用setScale或者add等運算方法後，原對象的scale和數值都不會改變，因此須要將方法的返回值進行保存使用。
好比：a = a.setScale(2);  a = a.add(b).  其中a，b爲BigDecimal對象。
7.總結
1）金融行業的金額必定要使用BigDecimal來表示；
2）BigDecimal最好使用String的構造方法建立，若是要使用double等數值做爲參數，也要使用valueOf來建立對象。
3）BigDecimal進行四則運算時，最好指定其標度和舍入方式，不然可能拋異常。
4）BigDecimal是不可變的；四則運算後要使用對象保存結果；
5）多閱讀相關API文檔，寫測試代碼來驗證其相關方法的調動，才能更好的掌握。

參考資料：
Java BigDecimal詳解 （http://blog.csdn.net/jackiehff/article/details/8582449）
《Effactive Java》

使用BigDecimal進行精確運算（http://www.cnblogs.com/chenssy/archive/2012/09/09/2677279.html）