深入理解Java大数处理与数字格式化

一、处理超大整数：BigInteger

1. 为什么需要BigInteger？

2. BigInteger的用法

二、处理高精度浮点数：BigDecimal

1. 为什么需要BigDecimal？

2. BigDecimal的用法

三、数字格式化：DecimalFormat

1. 为什么需要格式化？

2. 使用DecimalFormat

四、总结

在Java开发中，我们经常会遇到基本数据类型无法满足需求的情况，例如处理超出long或double范围的超大整数或高精度浮点数。此外，如何将数字以友好的格式展示也是一项常见需求。本文将介绍如何通过BigInteger、BigDecimal和DecimalFormat解决这些问题。

一、处理超大整数：BigInteger

1. 为什么需要BigInteger？

Java的long类型最大值为9,223,372,036,854,775,807。当数值超过这个范围时，long会溢出，导致计算结果错误。例如计算阶乘时，20!就会超出long的范围。

2. BigInteger的用法

构造方法
使用字符串初始化大数对象：

BigInteger bigInt = new BigInteger("123456789012345678901234567890");

常用方法

import java.math.BigInteger;public class BigIntegerMethodsExample {public static void main(String[] args) {// 创建两个 BigInteger 对象BigInteger num1 = new BigInteger("1234567890");BigInteger num2 = new BigInteger("9876543210");// 1. add 方法：求和BigInteger sum = num1.add(num2);System.out.println("Sum: " + sum);// 2. subtract 方法：相减BigInteger difference = num1.subtract(num2);System.out.println("Difference: " + difference);// 3. multiply 方法：乘积BigInteger product = num1.multiply(num2);System.out.println("Product: " + product);// 4. divide 方法：商BigInteger quotient = num1.divide(num2);System.out.println("Quotient: " + quotient);// 5. compareTo 方法：比较int compareResult = num1.compareTo(num2);if (compareResult < 0) {System.out.println("num1 小于 num2");} else if (compareResult == 0) {System.out.println("num1 等于 num2");} else {System.out.println("num1 大于 num2");}// 6. abs 方法：绝对值BigInteger absValue = difference.abs();System.out.println("Absolute value of difference: " + absValue);// 7. max 方法：最大值BigInteger max = num1.max(num2);System.out.println("Max: " + max);// 8. min 方法：最小值BigInteger min = num1.min(num2);System.out.println("Min: " + min);// 9. pow 方法：次幂BigInteger power = num1.pow(2);System.out.println("num1 的平方: " + power);// 10. sqrt 方法：平方根// 注意：sqrt 方法从 Java 9 开始支持if (num1.signum() >= 0) {BigInteger sqrt = num1.sqrt();System.out.println("num1 的平方根: " + sqrt);}}
}

运行结果：

二、处理高精度浮点数：BigDecimal

1. 为什么需要BigDecimal？

double类型在表示极大或极小的浮点数时会丢失精度，而财务计算等场景需要绝对精确的结果。例如：

System.out.println(0.1 + 0.2); // 输出0.30000000000000004

2. BigDecimal的用法

构造方法
推荐使用字符串初始化以避免精度丢失：

BigDecimal decimal = new BigDecimal("123.456789");

常用方法

import java.math.BigDecimal;public class BigDecimalMethodsExample {public static void main(String[] args) {// 创建两个 BigDecimal 对象BigDecimal num1 = new BigDecimal("123.456");BigDecimal num2 = new BigDecimal("78.901");// 1. add 方法：求和BigDecimal sum = num1.add(num2);System.out.println("Sum: " + sum);// 2. subtract 方法：相减BigDecimal difference = num1.subtract(num2);System.out.println("Difference: " + difference);// 3. multiply 方法：乘积BigDecimal product = num1.multiply(num2);System.out.println("Product: " + product);// 4. divide 方法：商// 注意：进行除法运算时，可能需要指定舍入模式，避免出现除不尽的异常BigDecimal quotient = num1.divide(num2, 4, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);System.out.println("Quotient: " + quotient);// 5. max 方法：最大值BigDecimal max = num1.max(num2);System.out.println("Max: " + max);// 6. min 方法：最小值BigDecimal min = num1.min(num2);System.out.println("Min: " + min);// 7. movePointLeft 方法：向左移动小数点BigDecimal leftShift = num1.movePointLeft(2);System.out.println("Move point left by 2: " + leftShift);// 8. movePointRight 方法：向右移动小数点BigDecimal rightShift = num1.movePointRight(2);System.out.println("Move point right by 2: " + rightShift);}
}

运行结果：

财务计算示例

// 计算复利
BigDecimal principal = new BigDecimal("10000");
BigDecimal rate = new BigDecimal("0.05"); // 年利率5%
int years = 10;BigDecimal amount = principal.multiply(rate.add(BigDecimal.ONE).pow(years));
System.out.println(amount); // 16288.9462677744...

三、数字格式化：DecimalFormat

1. 为什么需要格式化？

将数字转换为易读的格式，如添加千位分隔符、控制小数位数等。

2. 使用DecimalFormat

模式示例

###,###.##：千位分隔符，保留两位小数（不补零）。
###,###.0000：保留四位小数（不足补零）。

代码示例

DecimalFormat df1 = new DecimalFormat("###,###.##");
System.out.println(df1.format(1234567.8912)); // 1,234,567.89DecimalFormat df2 = new DecimalFormat("###,###.0000");
System.out.println(df2.format(1234567.89)); // 1,234,567.8900

高级用法

百分比格式：##.##%（自动乘以100）。
科学计数法：0.###E0。

DecimalFormat percentFormat = new DecimalFormat("##.##%");
System.out.println(percentFormat.format(0.456)); // 45.6%DecimalFormat sciFormat = new DecimalFormat("0.###E0");
System.out.println(sciFormat.format(12345)); // 1.2345E4

四、总结

大数处理

BigInteger：处理超出long范围的整数。

BigDecimal：解决浮点数精度问题，适用于财务计算。

数字格式化

DecimalFormat：灵活控制数字显示格式。

注意事项

避免使用new BigDecimal(double)，优先用字符串构造。

BigDecimal的除法必须指定舍入模式。