BigDecimal為什么可以不丟失精度？

2024-10-25 14:39:26

BigDecimal在計算時，實際會把數值擴大10的n次倍，變成一個long型整數進行計算，整數計算時自然可以實現精度不丟失。同時結合精度scale，實現最終結果的計算。

在金融領域，為了保證數據的精度，往往會使用BigDecimal。本文就來探討下為什么BigDecimal可以保證精度不丟失。

類介紹

首先來看一下BigDecimal的類聲明以及幾個屬性：

public class BigDecimal extends Number implements Comparable<BigDecimal> {
    // 該BigDecimal的未縮放值
    private final BigInteger intVal;
    // 精度，可以理解成小數點后的位數
    private final int scale;
    // BigDecimal中的十進制位數，如果位數未知，則為0(備用信息)
    private transient int precision;
    // Used to store the canonical string representation, if computed.
    // 這個我理解就是存實際的BigDecimal值
    private transient String stringCache;
    // 擴大成long型數值后的值
    private final transient long intCompact;
}

從例子入手

通過debug來發現源碼中的奧秘是了解類運行機制很好的方式。請看下面的testBigDecimal方法：

@Test
public void testBigDecimal() {
    BigDecimal bigDecimal1 = BigDecimal.valueOf(2.36);
    BigDecimal bigDecimal2 = BigDecimal.valueOf(3.5);
    BigDecimal resDecimal = bigDecimal1.add(bigDecimal2);
    System.out.println(resDecimal);
}

在執行了BigDecimal.valueOf(2.36)后，查看debug信息可以發現上述提到的幾個屬性被賦了值：

圖片

接下來進到add方法里面，看看它是怎么計算的：

/**
 * Returns a BigDecimal whose value is (this + augend), 
 * and whose scale is max(this.scale(), augend.scale()).
 */
public BigDecimal add(BigDecimal augend) {
    if (this.intCompact != INFLATED) {
        if ((augend.intCompact != INFLATED)) {
            return add(this.intCompact, this.scale, augend.intCompact, augend.scale);
        } else {
            return add(this.intCompact, this.scale, augend.intVal, augend.scale);
        }
    } else {
        if ((augend.intCompact != INFLATED)) {
            return add(augend.intCompact, augend.scale, this.intVal, this.scale);
        } else {
            return add(this.intVal, this.scale, augend.intVal, augend.scale);
        }
    }
}

看一下傳進來的值：

圖片

進入上面代碼塊第8行的add方法：

private static BigDecimal add(final long xs, int scale1, final long ys, int scale2) {
    long sdiff = (long) scale1 - scale2;
    if (sdiff == 0) {
        return add(xs, ys, scale1);
    } else if (sdiff < 0) {
        int raise = checkScale(xs,-sdiff);
        long scaledX = longMultiplyPowerTen(xs, raise);
        if (scaledX != INFLATED) {
            return add(scaledX, ys, scale2);
        } else {
            BigInteger bigsum = bigMultiplyPowerTen(xs,raise).add(ys);
            return ((xs^ys)>=0) ? // same sign test
                new BigDecimal(bigsum, INFLATED, scale2, 0)
                : valueOf(bigsum, scale2, 0);
        }
    } else {
        int raise = checkScale(ys,sdiff);
        long scaledY = longMultiplyPowerTen(ys, raise);
        if (scaledY != INFLATED) {
            return add(xs, scaledY, scale1);
        } else {
            BigInteger bigsum = bigMultiplyPowerTen(ys,raise).add(xs);
            return ((xs^ys)>=0) ?
                new BigDecimal(bigsum, INFLATED, scale1, 0)
                : valueOf(bigsum, scale1, 0);
        }
    }
}

這個例子中，該方法傳入的參數分別是：xs=236，scale1=2，ys=35，scale2=1

該方法首先計算scale1 - scale2，根據差值走不同的計算邏輯，這里求出來是1，所以進入到最下面的else代碼塊（這塊是關鍵）：

首先17行校驗了一下數值范圍

18行將ys擴大了10的n次倍，這里n=raise=1，所以返回的scaledY=350

接著就進入到20行的add方法：

private static BigDecimal add(long xs, long ys, int scale){
    long sum = add(xs, ys);
    if (sum!=INFLATED)
        return BigDecimal.valueOf(sum, scale);
    return new BigDecimal(BigInteger.valueOf(xs).add(ys), scale);
}

這個方法很簡單，就是計算和，然后返回BigDecimal對象：

圖片

結論

所以可以得出結論：BigDecimal在計算時，實際會把數值擴大10的n次倍，變成一個long型整數進行計算，整數計算時自然可以實現精度不丟失。同時結合精度scale，實現最終結果的計算。

責任編輯：武曉燕來源：碼猿技術專欄

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