第六十条:如有需要精确的答案,请避免使用float和double

float和double类型主要是为了科学计算和工程计算而设计的。它们执行二进制浮点运算,这是为了在广泛的数值范围上提供较为精确的快速近似计算而精心设计的。然而,它们并没有提供完全精确的结果,所以不应该被用于需要精确结果的场合。float和double类型尤其不适合用于货币计算,因为要让一个float或者double精确的表示0.1(或者10的任何其他负数次方值)是不可能的。

例如,假设你的口袋中有1.03美元,你消费了42美分之后还剩下多少钱呢?下面这个很简单的程序片段试图回答这个问题:

System.out.println(1.03 - 0.42);

遗憾的是,它输出的结果是0.610000000001。这并不是个别的例子。假设你的口袋有1美元,你买了9个垫圈,每个为10美分。那么应该找回多少零头呢?

System.out.println(1.00 - 9 * 0.10);

根据上述程序片段,你得到的是0.09999999999999998。
你可能会认为,只要在打印之前将结果做一下舍入就可以解决这个问题,但遗憾的是,这种做法并不总是可行的。例如,假设你的口袋里有1美元,你看到货架上有一排美味的糖果,标价分别是10美分、20美分、30美分等等,一直到1美元。你打算从标价为10美分的糖果开始,每种买一颗,一直到不能支付货架上一下种价格的糖果为止,那么你可以买多少颗糖呢?还会找回多少零头呢?下面是一个简单的程序,用来解决这个问题:

// Broken - uses floating point for monetary calculation!
public static void main(String[] args) {
  double funds = 1.00;
  int itemsBought = 0;
  for (double price = 0.10; funds >= price; price += 0.10) {
    funds -= price;
    itemsBought++; 
  }
  System.out.println(itemsBought + " items bought.");
  System.out.println("Change: $" + funds); 
}

如果真正运行这个程序,你会发行可以支付3颗糖果,并且好剩下 0.3999999999999999美元。这个答案是不正确的!解决这个问题的正确方法是使用BigDecimal、int或者long进行货币计算
下面的程序是上一个程序简单的翻版,它使用BigDecimal类型代替double。注意,它使用了BigDecimal的String构造器,而不是double构造器。为了避免将不正确的值引入到计算中,这是必需的:

public static void main(String[] args) {
  final BigDecimal TEN_CENTS = new BigDecimal(".10"); 
  int itemsBought = 0;
  BigDecimal funds = new BigDecimal("1.00");
  for (BigDecimal price = TEN_CENTS; funds.compareTo(price) >= 0; price = price.add(TEN_CENTS)) { 
    funds = funds.subtract(price); 
    itemsBought++;
  }
  System.out.println(itemsBought + " items bought."); 
  System.out.println("Money left over: $" + funds);
}

如果运行这个修改的程序,会发现可以支付4颗糖果,还剩下0.00美元。这才是正确的答案。

然而,使用BigDecimal有两个缺点:与使用基本运算类型相比,这样做很不方便,而且速度很慢。对于解决这样一个简单的问题,后一种缺点并不要紧,但是前一种缺点可能让你很不舒服。

除了使用BigDecimal之外,还有一种办法是使用int或者long,到底选用int还是long要取决所涉及数值的大小,同时要自己处理十进制小数点。在这个示例中,最明显的做法是以分为单位进行计算,而不是以元为单位。下面是这个例子的简单翻版,展示了这种做法:

public static void main(String[] args) {
  int itemsBought = 0;
  int funds = 100;
  for (int price = 10; funds >= price; price += 10) {
    funds -= price;
    itemsBought++; 
  }
  System.out.println(itemsBought + " items bought.");
  System.out.println("Cash left over: " + funds + " cents"); }

总而言之,对于任何需要精确答案的计算任务,请不要使用float或者double。如果你想让系统来处理十进制小数点,并且不介意因为不使用基本类型而带来的不便,就请使用BigDecimal。使用BigDecimal还有一些额外的好处,它允许你完全控制舍入,每当一个操作涉及舍入的时候,你都可以从8种舍入模式中选择其一。如果你正通过合法强制的舍入行为进行商务计算,使用BigDecimal是非常方便的。如果性能非常关键,并且你又不介意自己处理十进制小数点,而且所涉及的数值又不太大,就可以使用int或者long。如果数值范围没有超过9位十进制数字,就可以使用int;如果不超过18位数字,就可以使用long。如果数值可能超过18位数字,就必须使用BigDecimal

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