经理突然问我为什么BigDecimal可以不丢失精度？我表示...😨

🏆本文收录于「滚雪球学SpringBoot」(全网一个名)专栏，希望能够助你一臂之力，帮你早日登顶实现财富自由🚀；同时，欢迎大家关注&&收藏&&订阅！持续更新中，up！up！up！！

🌟 前言：开发与精度的爱恨情仇

哈咯啊，同学们！今天我要分享一个比较有趣的知识点，恐怕大家基本都回答的不够全面，这也是前天我经理突然对我灵魂来上的重重一击，还好我底子厚，经得住考验，如果换做是你，你能如何满分回答领导提出的拷问？

或许你们曾经也有过因为浮点数的精度问题抓狂？比如说，当你愉快地写下 0.1 + 0.2 时，满心期待的结果为 0.3，结果程序却冷漠地给你输出 0.30000000000000004，直接给你的程序人生当头一棒！😤，这答案连我不懂算数的太奶看了都能直接给晕过去！

类似的问题在计算机中屡见不鲜，尤其是在金融计算、科学计算等领域，如果计算结果稍有偏差，可能就会引发无法挽回的后果。于是，在Java 语言中，噔噔噔 --- BigDecimal，由此横空出世，它不但精准得让人放心，还能让你远离那些"不靠谱"的浮点数。

今天这篇文章，bug菌我的目的就是带着大家能够全面了解 BigDecimal 的魔法 ！既有专业分析，也有生动案例，帮你一文搞懂：为什么 BigDecimal 可以不丢失精度？并且如何用好它？它到底有多强大？，让你秒上手，就是我今天写此文的最终目的，而且让你无论过去多久，依旧能够回忆起，它 - BigDecimal 为什么不会丢失精度？

🧐 浮点数为什么会丢失精度？

想必这个问题，浮点数的精度问题是每个开发者都无法绕过的坑。在搞懂 BigDecimal 之前，我们必须先弄清楚一个问题：浮点数到底为什么会丢失精度？

💻 浮点数的存储原理

在计算机中，浮点数（float 和 double）的存储基于 IEEE 754 标准。它将一个数字拆分成三个部分存储：

符号位：表示正负。
指数：控制数值的范围。
尾数：保存有效数字。

用通俗点的话来说，浮点数在计算机中是用 二进制科学计数法 表示的，比如：

json 复制代码

0.1 = 1.10011001100110011...(无限循环) × 2^-4

但是，由于计算机存储空间有限，无法表示无限循环小数，因此只能取一个近似值。这就导致：

json 复制代码

0.1 在计算机中实际存储的并不是精确的 0.1，而是一个接近 0.1 的值。

当你进行类似 0.1 + 0.2 的操作时，这些近似值累积起来，就会产生微小误差，比如：

json 复制代码

0.1 + 0.2 = 0.30000000000000004

🎩 BigDecimal 的魔法：为什么它能拯救我们？

BigDecimal 的核心优势在于它使用 字符串存储数字 ，而不是像浮点数那样用二进制表示。它的设计使得它可以避免浮点数的精度丢失问题。那么它到底是怎么做到的？让我们通过 BigDecimal 的源码 来一探究竟！🚀

🔍 从构造方法看 BigDecimal 的存储机制

📜 构造方法源码

以下是 BigDecimal 的部分构造方法的源码：

java 复制代码

// 基于字符串的构造方法
public BigDecimal(String val) {
    // 校验输入的字符串是否为有效数字
    this(new BigDecimalParser(val).bigInteger, BigDecimalParser.scale, 0);
}

// 基于 double 的构造方法
public BigDecimal(double val) {
    this(Double.toString(val));
}

从源码中可以看出，BigDecimal 最推荐的构造方式是通过字符串 ，因为字符串可以确保输入的数值精确无误。相比之下，如果你用 double 初始化 BigDecimal，其实底层仍然会把 double 转换为字符串（通过 Double.toString()），再进一步存储。

这就是为什么我们总是强调：初始化 BigDecimal 时，最好用字符串而不是浮点数，因为直接传递浮点数容易把精度问题带入 BigDecimal。

🔧 BigDecimal 的内部存储结构

深入到 BigDecimal 的底层，我们会发现它的核心存储结构主要有两个部分：

BigInteger：存储整数部分。
int scale：存储小数点后的位数（也就是精度）。

下面是 BigDecimal 的重要字段源码：

java 复制代码

// BigDecimal 核心字段
private final BigInteger intVal; // 用于存储大整数的核心字段
private final int scale;        // 精度：小数点后位数
private transient int precision; // 用于缓存精度的字段

具体来看：

intVal 使用 BigInteger 来存储数字，意味着它可以支持任意大小的整数。
scale 用来表示小数点后精确的位数。例如 new BigDecimal("1.23") 的 scale 为 2。
precision 是一个临时缓存字段，用来加快计算速度。

🎯 示例分析

java 复制代码

BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal("123.456");
System.out.println(bigDecimal.unscaledValue()); // 输出：123456
System.out.println(bigDecimal.scale());        // 输出：3

在这个例子中：

intVal 实际存储的是 123456，即原数字去掉小数点后的整数值。
scale 表示小数点后有 3 位。

示例运行结果展示如下：

通过这种设计，BigDecimal 能够准确地存储任意大小和任意精度的数字，而不会出现浮点数的近似值问题。

🧮 源码示例：加法运算

BigDecimal加法源码展示

以下是 BigDecimal 加法的核心源码：

java 复制代码

public BigDecimal add(BigDecimal augend) {
    // 如果两个数的 scale 相同，直接相加
    if (scale == augend.scale) {
        return new BigDecimal(intVal.add(augend.intVal), scale);
    }
    // 如果 scale 不同，调整 scale 后再相加
    BigInteger scaledIntVal = this.intVal.multiply(BigInteger.TEN.pow(augend.scale - this.scale));
    BigInteger result = scaledIntVal.add(augend.intVal);
    return new BigDecimal(result, Math.max(this.scale, augend.scale));
}

源码解析

如下是对上的完整源码解析，希望能够帮到大家加深对BigDecimal 理解。

java 复制代码

public BigDecimal add(BigDecimal augend) {
    // 如果两个数的 scale 相同，直接相加
    if (scale == augend.scale) {
        return new BigDecimal(intVal.add(augend.intVal), scale);
    }
    // 如果 scale 不同，调整 scale 后再相加
    BigInteger scaledIntVal = this.intVal.multiply(BigInteger.TEN.pow(augend.scale - this.scale));
    BigInteger result = scaledIntVal.add(augend.intVal);
    return new BigDecimal(result, Math.max(this.scale, augend.scale));
}

1. 方法签名

方法名 ：add
这是 BigDecimal 类的一个方法，用于实现两个 BigDecimal 对象的加法运算。
参数：BigDecimal augend
这是加法运算中的被加数（augend）。BigDecimal 类型的参数表示参与加法运算的另一个数。
返回值 ：BigDecimal
返回一个新的 BigDecimal 对象，表示两个数的和。

2. 核心逻辑

2.1 检查小数点位数（Scale）

java 复制代码

if (scale == augend.scale) {
    return new BigDecimal(intVal.add(augend.intVal), scale);
}

scale ：BigDecimal 中的 scale 表示小数点后的位数。例如，123.45 的 scale 是 2，123.456 的 scale 是 3。
逻辑：如果两个 BigDecimal 对象的小数点位数（scale）相同，可以直接对它们的整数部分（intVal）进行加法运算。
- intVal ：BigDecimal 内部使用 BigInteger 来存储数值的整数部分。intVal 表示去掉小数点后的整数部分。
- 操作：调用 intVal.add(augend.intVal)，将两个 BigInteger 直接相加。
- 返回结果 ：构造一个新的 BigDecimal 对象，其整数部分是加法结果，小数点位数（scale）保持不变。

示例：

假设 this = 123.45 和 augend = 678.90，它们的 scale 都是 2。

intVal 分别是 12345 和 67890。
直接相加：12345 + 67890 = 80235。
返回结果：new BigDecimal(80235, 2)，即 802.35。

2.2 处理不同小数点位数（Scale）

java 复制代码

BigInteger scaledIntVal = this.intVal.multiply(BigInteger.TEN.pow(augend.scale - this.scale));
BigInteger result = scaledIntVal.add(augend.intVal);
return new BigDecimal(result, Math.max(this.scale, augend.scale));

逻辑：如果两个 BigDecimal 对象的小数点位数（scale）不同，需要先将它们调整到相同的小数点位数，再进行加法运算。
1. 调整小数点位数 ：
  - augend.scale - this.scale：计算两个数的小数点位数差。
  - BigInteger.TEN.pow(augend.scale - this.scale) ：生成一个 10 的幂次方，用于调整小数点位数。例如，如果 augend.scale - this.scale = 2，则生成 100。
  - this.intVal.multiply(...) ：将当前对象的整数部分乘以 10 的幂次方，调整小数点位数，使其与被加数的 scale 一致。
2. 加法运算 ：
  - scaledIntVal.add(augend.intVal)：将调整后的整数部分与被加数的整数部分相加。
3. 构造结果 ：
  - Math.max(this.scale, augend.scale) ：选择较大的 scale 作为结果的小数点位数。
  - new BigDecimal(result, ...) ：构造一个新的 BigDecimal 对象，其整数部分是加法结果，小数点位数为较大的 scale。

示例：

假设 this = 123.45（scale = 2）和 augend = 67.890（scale = 3）。

intVal 分别是 12345 和 67890。
调整小数点位数：
- augend.scale - this.scale = 3 - 2 = 1
- 10.pow(1) = 10
- this.intVal.multiply(10) = 12345 * 10 = 123450
加法运算：
- 123450 + 67890 = 191340
构造结果：
- Math.max(this.scale, augend.scale) = Math.max(2, 3) = 3
- 返回结果：new BigDecimal(191340, 3)，即 191.340。

3. 小结

如上源码的核心逻辑是实现两个 BigDecimal 对象的加法运算。它通过以下步骤确保加法的正确性：

检查小数点位数（scale） ：
- 如果两个数的 scale 相同，直接对整数部分进行加法运算。
调整小数点位数 ：
- 如果 scale 不同，将较小 scale 的数调整到较大的 scale，再进行加法运算。
构造结果 ：
- 使用较大的 scale 构造新的 BigDecimal 对象。

这种方法确保了加法运算的精确性，同时避免了因小数点位数不同导致的计算错误。

4. 设计意图

精确性 ：BigDecimal 用于处理高精度的数值运算，特别是在金融和科学计算中。通过精确调整小数点位数，确保加法运算的结果精确无误。
效率：在 scale 相同时直接相加，避免了不必要的调整操作，提高了性能。
通用性：能够处理任意小数点位数的加法运算，适用于各种场景。

希望这段解析对同学们理解 BigDecimal.add 方法有帮助！如果还有其他问题，欢迎继续提问。

🎯 示例分析

java 复制代码

BigDecimal num1 = new BigDecimal("1.23");
BigDecimal num2 = new BigDecimal("4.567");
BigDecimal result = num1.add(num2);
System.out.println(result); // 输出：5.797

示例运行结果展示如下：

🛠️ BigDecimal 的用法全面讲解

接下来，我们通过一个个具体案例来看看如何正确使用 BigDecimal。快来打开你的 IDE，跟着我一起代码实战一起学吧！

🎬 基本操作：加减乘除

加减乘除案例代码

java 复制代码

import java.math.BigDecimal;
import java.math.RoundingMode;

/**
 * @author bug菌
 * @Source 公众号：猿圈奇妙屋
 */
public class OdMain {

    public static void main(String[] args) {
        BigDecimal num1 = new BigDecimal("0.1");
        BigDecimal num2 = new BigDecimal("0.2");

        // 加法
        BigDecimal sum = num1.add(num2);
        System.out.println("加法结果：" + sum); // 输出：0.3

        // 减法
        BigDecimal diff = num1.subtract(num2);
        System.out.println("减法结果：" + diff); // 输出：-0.1

        // 乘法
        BigDecimal product = num1.multiply(num2);
        System.out.println("乘法结果：" + product); // 输出：0.02

        // 除法
        BigDecimal quotient = num1.divide(num2, 2, RoundingMode.HALF_UP);
        System.out.println("除法结果：" + quotient); // 输出：0.50
    }
}

案例执行结果

根据如上的测试用例，作者在本地进行测试结果如下，仅供参考，你们也可以自行修改测试用例或者添加其他的测试数据或测试方法，以便于进行熟练学习以此加深知识点的理解。实际运行结果展示如下：

用例代码分析

在本次的代码演示中，我将会深入剖析每句代码，详细阐述其背后的设计思想和实现逻辑。通过这样的讲解方式，我希望能够引导同学们逐步构建起对代码的深刻理解。我会先从代码的结构开始，逐步拆解每个模块的功能和作用，并指出关键的代码段，并解释它们是如何协同运行的。通过这样的讲解和实践相结合的方式，我相信每位同学都能够对代码有更深入的理解，并能够早日将其掌握，应用到自己的学习和工作中。

如上这段代码演示了 BigDecimal 类在Java中进行高精度算术运算的能力，包括加法、减法、乘法和除法。BigDecimal 是一个用于处理精确浮点数运算的类，特别适用于需要高精度计算的场景，如金融和科学计算。

1. 创建 `BigDecimal` 对象

程序首先创建了两个 BigDecimal 对象：

num1 表示数值 0.1。
num2 表示数值 0.2。

这里使用字符串构造 BigDecimal 对象的原因是为了避免浮点数表示不准确的问题。例如，直接使用 new BigDecimal(0.1) 可能会导致精度问题，因为 0.1 在浮点数表示中是不精确的。而使用字符串构造可以确保数值的精确表示。

2. 加法运算

程序执行了加法运算：

将 num1 和 num2 相加，即 0.1 + 0.2。
结果是 0.3，并打印出来。

BigDecimal 的 add 方法用于执行加法运算，它会精确地计算两个数的和，避免了浮点数运算中的精度问题。

3. 减法运算

程序执行了减法运算：

将 num1 减去 num2，即 0.1 - 0.2。
结果是 -0.1，并打印出来。

BigDecimal 的 subtract 方法用于执行减法运算，同样确保了结果的精确性。

4. 乘法运算

程序执行了乘法运算：

将 num1 乘以 num2，即 0.1 * 0.2。
结果是 0.02，并打印出来。

BigDecimal 的 multiply 方法用于执行乘法运算，确保了乘法结果的精确性。

5. 除法运算

程序执行了除法运算：

将 num1 除以 num2，即 0.1 / 0.2。
结果保留两位小数，并使用四舍五入的舍入模式。
最终结果是 0.50，并打印出来。

BigDecimal 的 divide 方法用于执行除法运算。它需要指定结果的小数点位数（scale）和舍入模式（RoundingMode）。在这个例子中，结果保留两位小数，并使用 RoundingMode.HALF_UP（四舍五入）作为舍入模式。

关键点

精度问题：
- BigDecimal 用于处理高精度的浮点数运算，避免了 float 和 double 类型的精度问题。
- 使用字符串构造 BigDecimal 对象可以确保数值的精确表示。
舍入模式：
- 在除法运算中，需要指定舍入模式，因为除法可能会产生无限循环的小数。
- RoundingMode.HALF_UP 表示四舍五入，是常用的舍入模式之一。
方法功能：
- add：执行加法运算。
- subtract：执行减法运算。
- multiply：执行乘法运算。
- divide：执行除法运算，需要指定结果的小数点位数和舍入模式。

小结

如上代码通过 BigDecimal 类展示了如何在Java中进行高精度的算术运算。它涵盖了加法、减法、乘法和除法的基本操作，并通过指定舍入模式确保了除法运算的精确性。程序逻辑清晰，适合初学者学习 BigDecimal 的基本用法。

🧮 舍入模式

BigDecimal 提供了 8 种舍入模式，以下是常用的几个：

RoundingMode.HALF_UP：四舍五入。
RoundingMode.HALF_DOWN：五舍六入。
RoundingMode.CEILING：向上舍入。
RoundingMode.FLOOR：向下舍入。

java 复制代码

BigDecimal number = new BigDecimal("10.125");
BigDecimal rounded = number.setScale(2, RoundingMode.HALF_UP);
System.out.println("四舍五入结果：" + rounded); // 输出：10.13

根据如上的测试用例，作者在本地进行测试结果如下，仅供参考，你们也可以自行修改测试用例或者添加其他的测试数据或测试方法，以便于进行熟练学习以此加深知识点的理解。

📊 比较大小

java 复制代码

BigDecimal a = new BigDecimal("1.23");
BigDecimal b = new BigDecimal("4.56");

int result = a.compareTo(b);
System.out.println(result); // 输出：-1 表示 a < b

💡 实战演示：BigDecimal 在日常开发中的妙用

🎯 场景 1：货币计算

货币计算是 BigDecimal 最经典的应用场景，比如计算商品价格总额：

java 复制代码

BigDecimal price = new BigDecimal("19.99");
BigDecimal quantity = new BigDecimal("3");
BigDecimal total = price.multiply(quantity).setScale(2, RoundingMode.HALF_UP);
System.out.println("总价：" + total); // 输出：59.97

如下是实际案例运行结果展示：

🎯 场景 2：科学计算

科学计算中，我们需要对精度要求极高的数值进行运算：

java 复制代码

BigDecimal base = new BigDecimal("2");
BigDecimal exponent = new BigDecimal("10");
BigDecimal result = base.pow(exponent.intValue());
System.out.println("2 的 10 次方：" + result); // 输出：1024

如下是实际案例运行结果展示：

🎯 场景 3：统计分析

在统计数据时，BigDecimal 可以避免累计误差：

java 复制代码

BigDecimal[] numbers = {
    new BigDecimal("1.23"),
    new BigDecimal("4.56"),
    new BigDecimal("7.89")
};

BigDecimal sum = BigDecimal.ZERO;
for (BigDecimal num : numbers) {
    sum = sum.add(num);
}
System.out.println("总和：" + sum); // 输出：13.68

如下是实际案例运行结果展示：

🤓 进阶拓展：BigDecimal 的高级用法

🔄 转换与输出

转字符串：

java 复制代码

   BigDecimal num = new BigDecimal("123.45");
   String str = num.toString();
   System.out.println(str); // 输出：123.45

转双精度：

java 复制代码

   double val = num.doubleValue();
   System.out.println(val); // 输出：123.45

🧑‍🏭 自定义运算

java 复制代码

BigDecimal num1 = new BigDecimal("10");
BigDecimal num2 = new BigDecimal("3");
BigDecimal result = num1.divide(num2, 5, RoundingMode.HALF_UP);
System.out.println("商：" + result); // 输出：3.33333

🎉 总结：为什么精度问题的解决之道是 BigDecimal？

总而言之，BigDecimal之所以能够解决精度问题，归纳有仨：

精确表示

BigDecimal 使用十进制表示法，能够精确表示任意精度的浮点数，避免了二进制表示带来的精度问题。
例如，0.1 在 BigDecimal 中可以精确表示为 0.1，而不是近似值。

精确运算

BigDecimal 的算术运算方法（如 add、subtract、multiply 和 divide）在执行时会考虑小数点位置（scale），确保结果的精确性。
例如，0.1 + 0.2 的结果是 0.3，而不是 0.30000000000000004。

可配置的舍入模式

在需要舍入的情况下，BigDecimal 提供了多种舍入模式，允许用户根据具体需求选择合适的舍入方式。
例如，在金融计算中，通常使用 RoundingMode.HALF_UP（四舍五入）来确保结果的精确性。

简言之，BigDecimal 能够解决浮点数精度问题，原因在于其内部使用十进制表示法，能够精确表示任意精度的浮点数，并提供精确的算术运算方法。与 float 和 double 类型相比，BigDecimal 避免了二进制表示带来的精度问题，适用于需要高精度计算的场景。虽然它在性能和操作简便性上稍逊于 double，但在需要精度的地方，它绝对是你的得力助手。记住：当你需要靠谱的计算结果时，不要犹豫，直接选择 BigDecimal 吧！🎯

📣 关于我

我是bug菌，CSDN | 掘金 | InfoQ | 51CTO | 华为云 | 阿里云 | 腾讯云等社区博客专家，C站博客之星Top30，华为云多年度十佳博主&最具价值贡献奖，掘金多年度人气作者Top40，掘金等各大社区平台签约作者，51CTO年度博主Top12，掘金/InfoQ/51CTO等社区优质创作者；全网粉丝合计 30w+ ；硬核微信公众号「猿圈奇妙屋」，欢迎你的加入！免费白嫖最新BAT互联网公司面试真题、4000G PDF电子书籍、简历模板等海量资料，你想要的我都有，关键是你不来拿。

-End-

经理突然问我为什么BigDecimal可以不丢失精度？我表示...😨

🌟 前言：开发与精度的爱恨情仇

🧐 浮点数为什么会丢失精度？

💻 浮点数的存储原理

🎩 BigDecimal 的魔法：为什么它能拯救我们？

🔍 从构造方法看 BigDecimal 的存储机制

📜 构造方法源码

🔧 BigDecimal 的内部存储结构

🎯 示例分析

🧮 源码示例：加法运算

BigDecimal加法源码展示

源码解析

1. 方法签名

2. 核心逻辑

2.1 检查小数点位数（Scale）

2.2 处理不同小数点位数（Scale）

3. 小结

4. 设计意图

🎯 示例分析

🛠️ BigDecimal 的用法全面讲解

🎬 基本操作：加减乘除

加减乘除案例代码

案例执行结果

用例代码分析

1. 创建 BigDecimal 对象

2. 加法运算

3. 减法运算

4. 乘法运算

5. 除法运算

关键点

小结

🧮 舍入模式

📊 比较大小

💡 实战演示：BigDecimal 在日常开发中的妙用

🎯 场景 1：货币计算

🎯 场景 2：科学计算

🎯 场景 3：统计分析

🤓 进阶拓展：BigDecimal 的高级用法

🔄 转换与输出

🧑‍🏭 自定义运算

🎉 总结：为什么精度问题的解决之道是 BigDecimal？

精确表示

精确运算

可配置的舍入模式

📣 关于我

1. 创建 `BigDecimal` 对象