Java 大整数计算工具类 BigDecimalUtils

ACoder
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一、完整源码

核心功能模块：

  1. 元转换成万元；
  2. 删除纯数字字符串中的前面/后面的0字符；
  3. 加法；
  4. 减法；
  5. 乘法；
  6. 除法；默认有效位数10位 / 可自定义有效位数。
  7. 大整数四舍五入保留指定有效位数；
  8. 比较两大整数是否相等；
（1）版本一：基础版本
import java.math.BigDecimal;
import java.math.RoundingMode;

/**
 * @author zl
 * @create 2021-06-01 10:58
 */
public class BigDecimalUtils {

    /**
     * 除法运算默认精度
     */
    private static final int DEF_DIV_SCALE = 10;
    /**
     * 声明成 volatile
     */
    private static volatile BigDecimalUtils bigDecimalUtils = null;

    private BigDecimalUtils() {
    }

    public static BigDecimalUtils getInstance() {
        if (bigDecimalUtils == null) {
            synchronized (BigDecimalUtils.class) {
                if (bigDecimalUtils == null) {
                    bigDecimalUtils = new BigDecimalUtils();
                }
            }
        }
        return bigDecimalUtils;
    }


    public static void main(String[] args) {
        testToWan();
        testDelPreOrSufZero();
    }

    private static void testToWan() {
        System.out.println(toWan(new BigDecimal("-0.0050"), 4));
        System.out.println(toWan(new BigDecimal("105.25"), 4));
        System.out.println(toWan(new BigDecimal("10000.25"), 4));
        System.out.println(toWan(new BigDecimal("12000000"), 4));
        System.out.println(toWan(new BigDecimal("120620070"), 4));
        System.out.println(toWan(new BigDecimal("120620007"), 4));
    }

    private static void testDelPreOrSufZero() {
        System.out.println(delPreOrSufZero("0002120000", true));
        System.out.println(delPreOrSufZero("0002120000", false));
        System.out.println(delPreOrSufZero("0002120000", null));
    }

    /**
     * 精确加法
     */
    public static double add(double value1, double value2) {
        BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(value1);
        BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(value2);
        return b1.add(b2).doubleValue();
    }

    /**
     * 精确加法
     */
    public static double add(String value1, String value2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(value1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(value2);
        return b1.add(b2).doubleValue();
    }

    /**
     * 精确减法
     */
    public static double sub(double value1, double value2) {
        BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(value1);
        BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(value2);
        return b1.subtract(b2).doubleValue();
    }

    /**
     * 精确减法
     */
    public static double sub(String value1, String value2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(value1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(value2);
        return b1.subtract(b2).doubleValue();
    }

    /**
     * 精确乘法
     */
    public static double mul(double value1, double value2) {
        BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(value1);
        BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(value2);
        return b1.multiply(b2).doubleValue();
    }

    /**
     * 精确乘法
     */
    public static double mul(String value1, String value2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(value1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(value2);
        return b1.multiply(b2).doubleValue();
    }

    /**
     * 精确除法 使用默认精度
     */
    public static double div(double value1, double value2) throws IllegalAccessException {
        return div(value1, value2, DEF_DIV_SCALE);
    }

    /**
     * 精确除法 使用默认精度
     */
    public static double div(String value1, String value2) throws IllegalAccessException {
        return div(value1, value2, DEF_DIV_SCALE);
    }

    /**
     * 精确除法
     *
     * @param scale 精度
     */
    public static double div(double value1, double value2, int scale) throws IllegalAccessException {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalAccessException("精确度不能小于0");
        }
        BigDecimal b1 = BigDecimal.valueOf(value1);
        BigDecimal b2 = BigDecimal.valueOf(value2);
        // return b1.divide(b2, scale).doubleValue();
        return b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
    }

    /**
     * 精确除法
     *
     * @param scale 精度
     */
    public static double div(String value1, String value2, int scale) throws IllegalAccessException {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalAccessException("精确度不能小于0");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(value1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(value2);
        // return b1.divide(b2, scale).doubleValue();
        return b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
    }

    /**
     * 四舍五入
     *
     * @param scale 小数点后保留几位
     */
    public static double round(double v, int scale) throws IllegalAccessException {
        return div(v, 1, scale);
    }

    /**
     * 四舍五入
     *
     * @param scale 小数点后保留几位
     */
    public static double round(String v, int scale) throws IllegalAccessException {
        return div(v, "1", scale);
    }

    /**
     * 比较大小
     */
    public static boolean equalTo(BigDecimal b1, BigDecimal b2) {
        if (b1 == null || b2 == null) {
            return false;
        }
        return 0 == b1.compareTo(b2);
    }

    /**
     * 元 👉 万元（最多保留四位有效数字）
     *
     * @param applyMoney 元-大整数
     * @param scale      精确度（保留多少为小数）
     * @return 万元
     */
    public static String toWan(BigDecimal applyMoney, int scale) {
        if (applyMoney.compareTo(new BigDecimal("0")) <= 0) {
            return "0";
        }
        BigDecimal bigDecimal = applyMoney.divide(new BigDecimal("10000")).setScale(scale, RoundingMode.HALF_UP);
        int flag = bigDecimal.compareTo(new BigDecimal("1"));
        String resultStr = flag < 0 ? "小于1" : (flag == 0 ? "1" : bigDecimal.toString());
        // 处理删除掉末尾0值
        if (!resultStr.contains(".")) {
            return resultStr;
        }
        String[] strings = resultStr.split("\\.");
        if (strings.length == 1) {
            return strings[0];
        }
        if (strings.length == 2) {
            if (Integer.parseInt(strings[1]) > 0) {
                resultStr = resultStr.replaceAll("0*$", "");
            } else if (Integer.parseInt(strings[1]) == 0) {
                resultStr = strings[0];
            }
        }
        return resultStr;
    }

    /**
     * 删除字符串的前后0字符
     *
     * @param numStr   传数字的字符串
     * @param isPrefix true：前面0字符
     * @return 去除前/后0字符的字符串
     */
    public static String delPreOrSufZero(String numStr, Boolean isPrefix) {
        if (isPrefix == null) {
            return numStr.replaceAll("^(0+)", "").replaceAll("0*$", "");
        }
        return isPrefix ? numStr.replaceAll("^(0+)", "") : numStr.replaceAll("0*$", "");
    }


}
（2）版本二：
import java.math.BigDecimal;

/**
 * 用于高精确处理常用的数学运算（加减乘除-取余-比较）
 */
public class ArithmeticUtils {
    //默认除法运算精度
    private static final int DEF_DIV_SCALE = 10;

    /**
     * 提供精确的加法运算
     *
     * @param v1 被加数
     * @param v2 加数
     * @return 两个参数的和
     */

    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();
    }

    /**
     * 提供精确的加法运算
     *
     * @param v1 被加数
     * @param v2 加数
     * @return 两个参数的和
     */
    public static BigDecimal add(String v1, String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.add(b2);
    }

    /**
     * 提供精确的加法运算
     *
     * @param v1    被加数
     * @param v2    加数
     * @param scale 保留scale 位小数
     * @return 两个参数的和
     */
    public static String add(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.add(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }

    /**
     * 提供精确的减法运算
     *
     * @param v1 被减数
     * @param v2 减数
     * @return 两个参数的差
     */
    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();
    }

    /**
     * 提供精确的减法运算。
     *
     * @param v1 被减数
     * @param v2 减数
     * @return 两个参数的差
     */
    public static BigDecimal sub(String v1, String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.subtract(b2);
    }

    /**
     * 提供精确的减法运算
     *
     * @param v1    被减数
     * @param v2    减数
     * @param scale 保留scale 位小数
     * @return 两个参数的差
     */
    public static String sub(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.subtract(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }

    /**
     * 提供精确的乘法运算
     *
     * @param v1 被乘数
     * @param v2 乘数
     * @return 两个参数的积
     */
    public static double mul(double v1, double v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return b1.multiply(b2).doubleValue();
    }

    /**
     * 提供精确的乘法运算
     *
     * @param v1 被乘数
     * @param v2 乘数
     * @return 两个参数的积
     */
    public static BigDecimal mul(String v1, String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.multiply(b2);
    }

    /**
     * 提供精确的乘法运算
     *
     * @param v1    被乘数
     * @param v2    乘数
     * @param scale 保留scale 位小数
     * @return 两个参数的积
     */
    public static double mul(double v1, double v2, int scale) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(Double.toString(v1));
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(Double.toString(v2));
        return round(b1.multiply(b2).doubleValue(), scale);
    }

    /**
     * 提供精确的乘法运算
     *
     * @param v1    被乘数
     * @param v2    乘数
     * @param scale 保留scale 位小数
     * @return 两个参数的积
     */
    public static String mul(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.multiply(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }

    /**
     * 提供（相对）精确的除法运算，当发生除不尽的情况时，精确到
     * 小数点以后10位，以后的数字四舍五入
     *
     * @param v1 被除数
     * @param v2 除数
     * @return 两个参数的商
     */

    public static double div(double v1, double v2) {
        return div(v1, v2, DEF_DIV_SCALE);
    }

    /**
     * 提供（相对）精确的除法运算。当发生除不尽的情况时，由scale参数指
     * 定精度，以后的数字四舍五入
     *
     * @param v1    被除数
     * @param v2    除数
     * @param scale 表示表示需要精确到小数点以后几位。
     * @return 两个参数的商
     */
    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（相对）精确的除法运算。当发生除不尽的情况时，由scale参数指
     * 定精度，以后的数字四舍五入
     *
     * @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 两个参数的商
     */
    public static String div(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v1);
        return b1.divide(b2, scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }

    /**
     * 提供精确的小数位四舍五入处理
     *
     * @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));
        return b.setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
    }

    /**
     * 提供精确的小数位四舍五入处理
     *
     * @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 String round(String v, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b = new BigDecimal(v);
        return b.setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }

    /**
     * 取余数
     *
     * @param v1    被除数
     * @param v2    除数
     * @param scale 小数点后保留几位
     * @return 余数
     */
    public static String remainder(String v1, String v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "The scale must be a positive integer or zero");
        }
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        return b1.remainder(b2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();
    }

    /**
     * 取余数  BigDecimal
     *
     * @param v1    被除数
     * @param v2    除数
     * @param scale 小数点后保留几位
     * @return 余数
     */
    public static BigDecimal remainder(BigDecimal v1, BigDecimal v2, int scale) {
        if (scale < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "The scale must be a positive integer or zero");
        }
        return v1.remainder(v2).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
    }

    /**
     * 比较大小
     *
     * @param v1 被比较数
     * @param v2 比较数
     * @return 如果v1 大于v2 则 返回true 否则false
     */
    public static boolean compare(String v1, String v2) {
        BigDecimal b1 = new BigDecimal(v1);
        BigDecimal b2 = new BigDecimal(v2);
        int bj = b1.compareTo(b2);
        boolean res;
        if (bj > 0)
            res = true;
        else
            res = false;
        return res;
    }
}

二、常见问题

（1）转换成 BigDecimal 的进度问题
BigDecimal a =new BigDecimal(0.1);
System.out.println("a values is:"+a);
System.out.println("=====================");
BigDecimal b =new BigDecimal("0.1");
System.out.println("b values is:"+b);

// a values is:0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
// =====================
// b values is:0.1

错误原因分析：

  1. 参数类型为double的构造方法的结果有一定的不可预知性。有人可能认为在Java中写入newBigDecimal(0.1)所创建的BigDecimal正好等于 0.1（非标度值 1，其标度为 1），但是它实际上等于0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625。这是因为0.1无法准确地表示为 double（或者说对于该情况，不能表示为任何有限长度的二进制小数）。这样，传入到构造方法的值不会正好等于 0.1（虽然表面上等于该值）。
  2. String 构造方法是完全可预知的：写入 newBigDecimal(“0.1”) 将创建一个 BigDecimal，它正好等于预期的 0.1。因此，比较而言， 通常建议优先使用String构造方法。
  3. 当double必须用作BigDecimal的源时，请注意，此构造方法提供了一个准确转换；它不提供与以下操作相同的结果：先使用Double.toString(double)方法，然后使用BigDecimal(String)构造方法，将double转换为String。要获取该结果，请使用static valueOf(double)方法。
（2）BigDecimal 大小比较
// java中对BigDecimal比较大小一般用的是bigdemical的compareTo方法
int a = bigdemical.compareTo(bigdemical2);
// a = -1,表示bigdemical小于bigdemical2；
// a = 0,表示bigdemical等于bigdemical2；
// a = 1,表示bigdemical大于bigdemical2；

// 示例：a大于等于b
new bigdemica(a).compareTo(new bigdemical(b)) >= 0
（3）BigDecimal 格式化

    由于 NumberFormat 类的 format() 方法可以使用 BigDecimal 对象作为其参数，可以利用 BigDecimal 对超出16 位有效数字的货币值，百分值，以及一般数值进行格式化控制。

NumberFormat currency = NumberFormat.getCurrencyInstance(); //建立货币格式化引用 
NumberFormat percent = NumberFormat.getPercentInstance();  //建立百分比格式化引用 
percent.setMaximumFractionDigits(3); //百分比小数点最多3位 

BigDecimal loanAmount = new BigDecimal("15000.48"); //贷款金额
BigDecimal interestRate = new BigDecimal("0.008"); //利率   
BigDecimal interest = loanAmount.multiply(interestRate); //相乘

System.out.println("贷款金额:\t" + currency.format(loanAmount)); 
System.out.println("利率:\t" + percent.format(interestRate)); 
System.out.println("利息:\t" + currency.format(interest)); 

// 输出结果：贷款金额: ￥15,000.48 利率: 0.8% 利息: ￥120.00
（4）格式化取有效位数

BigDecimal格式化保留2为小数，不足则补0。

public class NumberFormat {
    public static void main(String[] s){
        System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("3.435"))); // 输出：3.44
        System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal(0)));       // 输出：0.00
        System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.00")));  // 输出：0.00
        System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.001"))); // 输出：0.00
        System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.006"))); // 输出：0.01
        System.out.println(formatToNumber(new BigDecimal("0.206"))); // 输出：0.21
    }
    /**
     * @desc 1.0~1之间的BigDecimal小数，格式化后失去前面的0,则前面直接加上0。
     * 2.传入的参数等于0，则直接返回字符串"0.00"
     * 3.大于1的小数，直接格式化返回字符串
     * @param obj传入的小数
     * @return
     */
    public static String formatToNumber(BigDecimal obj) {
        DecimalFormat df = new DecimalFormat("#.00");
        if(obj.compareTo(BigDecimal.ZERO)==0) {
            return "0.00";
        }else if(obj.compareTo(BigDecimal.ZERO)>0&&obj.compareTo(new BigDecimal(1))<0){
            return "0"+df.format(obj).toString();
        }else {
            return df.format(obj).toString();
        }
    }
}
（5）BigDecimal 大整数精确度问题
// 推荐使用 toString() 方法来转成字符有助于保证数据精确度
BigDecimal bg = new BigDecimal(Double.toString(0.05));

// 注意：做大量计算上使用 BigDecimal 能够避免一些运算问题。
// 如果使用 +-*/ 这类的运算符，有时会出现进度丢失，或者出现 NaN，在使用 BigDecimal 时，初始化推荐使用 String 进行初始化。
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