Java-Math

java.math 包

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BigDecimal

浮点数精度有限，在运算过程中很有可能会损失精度，因此 Java 提供了 BigDecimal 来精确地进行小数的表示和计算。

不要直接用 double 构造 BigDecimal

使用 BigDecimal(double val) 直接构造的 BigDecimal 可能与我们的预期不符，比如 3.5d 转为 BigDecimal 后可能是 3.4999999999999…，后续如果想直接四舍五入就会得到 3

原因并不是 double 转为 BigDecimal 后损失精度，这个描述是错误的，因为本身 3.5d 这个双精度浮点值在内存里存储的可能就是 3.4999999999999999，是一个非常接近 3.5 的浮点值，转为 BigDecimal 后存储了他原本的双精度值，也就是 3.4999999999999999，但这可能不是我们想要的。我们要的是转为 BigDecimal 后还是 3.5

改为使用 BigDecimal(String val) 构造即可，比如 BigDecimal(String.valueOf(3.5d)) 或 BigDecimal(Double.toString(3.5d))，原理是 String.valueOf(double) 会调用 Double.toString(double) 方法，这个方法会对 double 的内部值做近似运算，从而得到符合我们预期的字符串表示的浮点值

有一种静态代码扫描的缺陷就叫做 BigDecimalConstructedFromDoubleCWE，指从 double 构建了 BigDecimal，例如 new BigDecimal(2.3)，应改为 new BigDecimal(String.valueOf(2.3))
https://cwe.mitre.org/data/definitions/665.html

https://blog.csdn.net/ystyaoshengting/article/details/52252615

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RoundingMode 舍入模式

建议使用 RoundingMode 枚举类指定，也可通过 BigDecimal 内置的静态常量指定：

• ROUND_UP 绝对值向上舍入，1.6舍入为2，-2.5舍入为-3
• ROUND_DOWN 绝对值向下舍入，1.6舍入为1，-2.5舍入为-2
• ROUND_HALF_UP 绝对值四舍五入，.5向上取整，2.5舍入为3，-2.5舍入为-3
• ROUND_HALF_DOWN 绝对值四舍五舍，.5向下取整，2.5舍入为2，-2.5舍入为-2

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setScale(int, int) 设置精度(小数点)

public BigDecimal setScale(int newScale, int roundingMode)
public BigDecimal setScale(int newScale, RoundingMode roundingMode)

返回一个修改了精度的 BigDecimal
注意：由于 BigDecimal 对象本身是不可修改的，调用此方法后原 BigDecimal 对象的精度不会变，只能通过返回值获取修改了精度的 BigDecimal

例，double 转 BigDecimal 保留两位小数

@Test
public void testSetScale() {
    double d = 1.534;
    BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal(d);
    System.out.println(bigDecimal);
    BigDecimal scaledBigDecimal = bigDecimal.setScale(2, RoundingMode.HALF_UP);
    System.out.println(scaledBigDecimal);
}

输出结果：
1.5340000000000000301980662698042578995227813720703125
1.53

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divide() 除法

public BigDecimal divide(BigDecimal divisor)

不指定精度和舍入除不尽时会抛 ArithmeticException 异常

如果不指定精度 scale 和舍入模式 roundingMode 除不尽时会抛 ArithmeticException 异常。
例如，不设置精度BigDecimal 10 除以 3，报错

@Test
public void testDivideWithoutScale() {
    BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal(10).divide(new BigDecimal(3));
}

抛出运行时异常
java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.

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divide(BigDecimal, scale, roundingMode) 除法指定精度和舍入模式

public BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, int roundingMode)
public BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, RoundingMode roundingMode)

BigDecimal 除法，返回 (this / divisor)
参数：
divisor 除数
scale 精度，表示小数点后的位数
roundingMode 舍入模式，建议使用 RoundingMode 枚举，也可以使用 BigDecimal 内置的静态常量

例如，10 除以 3，保留2位小数点，四舍五入

@Test
public void testDivide() {
    BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal(10).divide(new BigDecimal(3), 2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
    System.out.println(bigDecimal);
    System.out.println(bigDecimal.doubleValue());
}

结果：
3.33
3.33

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intValueExact() BigDecimal 转 int

如果 BigDecimal 有小数会抛异常

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Math

ceil(double) 向上取整

返回大于等于入参的最小整数，但返回结果是 double 双精度表示的整数，需要 int 类型的话需要强制转换下。

public static double ceil(double a) {
    return StrictMath.ceil(a); // default impl. delegates to StrictMath
}

可以使用下面的公式进行整数除法的向上取整 divided / divisor
int ret = (divided + divisor - 1) / divisor;

Math.ceil 精度丢失导致结果不符合预期

Math.ceil(799 / 200) 结果是 3，可能和预期的不一样。
因为整数除法 799 / 200 结果是 3（整数除法向下取整），转为 double 是 3.0，后续向上取整结果也是 3.0
正确用法可以先将入参的整数转为 double，比如 Math.ceil(799d / 200)

public void testCeil() {
    System.out.println(Math.ceil(799 / 200)); // 3.0
    System.out.println(Math.ceil(799d / 200)); // 4.0
}

floor(double) 向下取整

返回小于等于入参的最大整数，返回结果是 double 类型

public static double floor(double a) {
    return StrictMath.floor(a); // default impl. delegates to StrictMath
}

round(double/float) 四舍五入

public static long round(double a)
public static int round(float a)

rint(double) 最接近的整数

返回与入参最接近的整数，返回类型是 double。
如果有两个整数到入参的距离相等，返回偶数值，比如 100.5 的 rint 值是 100，而 100.5 的 round 值是 101

public static double rint(double a) {
    return StrictMath.rint(a); // default impl. delegates to StrictMath
}

toIntExact(long) long转int溢出抛异常

如果超出 int 表示范围会抛异常

public static int toIntExact(long value) {
    if ((int)value != value) {
        throw new ArithmeticException("integer overflow");
    }
    return (int)value;
}

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