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Java数值与金额精度

为什么金额不能用浮点数​

浮点数是近似值表示,在二进制无法精确表示的十进制小数(如 0.1)上会出现误差,累积后导致结算结果不稳定。

十进制转二进制方法​

整数转换采用除二取余逆序排列,小数转换采用乘二取整顺序排列。

示例说明:

  • 十进制 127 转二进制按除二取余逆序排列得到二进制 1111111
  • 十进制 0.625 乘二取整得到二进制 0.101

不是所有十进制小数都能用二进制精确表示​

像 0.1 这类十进制小数在二进制中呈无限循环形式,因此只能用近似值表示。

IEEE 754 简要​

浮点数在计算机中由三个部分组成: 符号位 S, 指数位 E, 尾数位 M。

常见规格:

  • 单精度 32位, 双精度 64位
  • 位数有限导致某些十进制小数只能用近似值表示

代码示例: 浮点代数误差​

double x = 0.1;
double y = 0.2;
System.out.println(x + y); // 0.30000000000000004

避免精度丢失的做法​

  • 金额运算避免使用 float 和 double
  • 使用 BigDecimal 表示十进制并控制舍入策略
  • 仅在展示层格式化为两位小数,过程保留足够精度

BigDecimal 构造方式差异​

同样的十进制文本使用不同构造方式,得到的对象可能不同。

// 场景: 停车计费
BigDecimal a = new BigDecimal("0.1");
BigDecimal b = BigDecimal.valueOf(0.1);
BigDecimal c = new BigDecimal(0.1);

System.out.println(a); // 0.1
System.out.println(b); // 0.1
System.out.println(c); // 0.1000000000000000055511151231257827...

结论:

  • 使用 new BigDecimal(String) 或 BigDecimal.valueOf(double) 保证十进制文本按期望表示
  • 避免 new BigDecimal(double) 直接构造

BigDecimal 内部表示与标度​

BigDecimal 以无标度值与标度的组合表示十进制数,数值计算公式为: unscaledValue × 10^(-scale)。

  • 例: 123.45 的无标度值为 12345, 标度为 2
  • 标度为正表示小数位数; 标度为零表示整数; 标度为负表示小数点左移的位数
BigDecimal x = new BigDecimal("123.45");
int s = x.scale();
System.out.println(s);

构造的标度差异:

  • BigDecimal(int) 与 BigDecimal(long) 的标度为 0
  • BigDecimal(String) 的标度为字符串小数位数
  • BigDecimal(double) 的标度受二进制近似影响,应避免直接使用

金额选择: BigDecimal vs Long(分)​

两种常见做法:

  • 元为单位: 代码用 BigDecimal, 数据库 DECIMAL
  • 分为单位: 代码用 long, 数据库 BIGINT

示例对比(外卖账单服务费率):

// 元为单位:过程保留小数
BigDecimal amountYuan = new BigDecimal("1");
BigDecimal rate = new BigDecimal("0.004");
BigDecimal feeYuan = amountYuan.multiply(rate).setScale(3, RoundingMode.HALF_UP);
BigDecimal settleYuan = feeYuan.multiply(new BigDecimal("2")).setScale(2, RoundingMode.HALF_UP); // 0.01

// 分为单位:每次都丢小数
long amountCent = 100;
BigDecimal feeCent1 = new BigDecimal(amountCent).multiply(rate); // 0.4
long roundCent1 = feeCent1.setScale(0, RoundingMode.HALF_UP).longValue(); // 0
long totalCent = roundCent1 * 2; // 0

结论:

  • 涉及费率/利率等乘除运算时用 BigDecimal 保留过程,在最终时再统一四舍五入
  • 只做加减计数且无小数运算时可用 long(分)

BigDecimal 等值比较: equals vs compareTo​

equals 同时比较值与标度, compareTo 只比较数值大小。

// 场景: 优惠券阈值判断
BigDecimal threshold = new BigDecimal("50.00");
BigDecimal paid1 = new BigDecimal("50");

boolean eq = threshold.equals(paid1);      // false (标度不同)
boolean ok = threshold.compareTo(paid1) == 0; // true (数值相等)

建议:

  • 等值判断使用 compareTo(...) == 0
  • 业务入参统一格式化标度以便存储一致

负数绝对值不一定正数​

int 的最小值 Integer.MIN_VALUE 的绝对值溢出仍为负数。取绝对值前扩大到 long 避免溢出。

// 订单编号哈希的绝对值
int h = Integer.MIN_VALUE;
long safe = Math.abs((long) h); // 2147483648

整型范围与溢出​

整型的表示范围与字节数相关,溢出不会抛异常,需注意边界。

  • byte: -128 到 127
  • short: -32768 到 32767
  • int: -2147483648 到 2147483647
  • long: -2^63 到 2^63-1
int i = Integer.MAX_VALUE;
int j = Integer.MAX_VALUE;
int k = i + j;
System.out.println(k);

实战建议​

// 金额统一工具
class Money {
    static BigDecimal yuan(String s) { return new BigDecimal(s); }
    static BigDecimal fee(BigDecimal amt, BigDecimal rate) {
        return amt.multiply(rate).setScale(6, RoundingMode.HALF_UP);
    }
    static BigDecimal settle(BigDecimal v) { return v.setScale(2, RoundingMode.HALF_UP); }
}

BigDecimal amt = Money.yuan("12.35");
BigDecimal rate = Money.yuan("0.0035");
BigDecimal fee = Money.fee(amt, rate);
BigDecimal finalPay = Money.settle(amt.add(fee));