我总是被告知永远不要用双类型或浮点类型来表示货币,这一次我向你提出一个问题:为什么?
我相信有一个很好的理由,我只是不知道是什么。
我总是被告知永远不要用双类型或浮点类型来表示货币,这一次我向你提出一个问题:为什么?
我相信有一个很好的理由,我只是不知道是什么。
当前回答
The result of floating point number is not exact, which makes them unsuitable for any financial calculation which requires exact result and not approximation. float and double are designed for engineering and scientific calculation and many times doesn’t produce exact result also result of floating point calculation may vary from JVM to JVM. Look at below example of BigDecimal and double primitive which is used to represent money value, its quite clear that floating point calculation may not be exact and one should use BigDecimal for financial calculations.
// floating point calculation
final double amount1 = 2.0;
final double amount2 = 1.1;
System.out.println("difference between 2.0 and 1.1 using double is: " + (amount1 - amount2));
// Use BigDecimal for financial calculation
final BigDecimal amount3 = new BigDecimal("2.0");
final BigDecimal amount4 = new BigDecimal("1.1");
System.out.println("difference between 2.0 and 1.1 using BigDecimal is: " + (amount3.subtract(amount4)));
输出:
difference between 2.0 and 1.1 using double is: 0.8999999999999999
difference between 2.0 and 1.1 using BigDecimal is: 0.9
其他回答
大多数回答都强调了为什么不应该使用替身来计算金钱和货币。我完全同意他们的观点。
但这并不是说,double永远不能用于这个目的。
我曾经参与过许多gc需求非常低的项目,BigDecimal对象是造成这种开销的一个重要因素。
正是由于缺乏对双重表示的理解,以及缺乏处理准确性和精确性的经验,才产生了这个明智的建议。
如果您能够处理项目的精度和准确性要求,则可以使其工作,这必须基于处理的双精度值的范围来完成。
你可以参考番石榴的FuzzyCompare方法来获得更多的信息。参数公差是关键。 我们为一个证券交易应用程序处理了这个问题,并对在不同范围内对不同数值使用什么公差做了详尽的研究。
此外,在某些情况下,您可能会试图使用Double包装器作为映射键,并将哈希映射作为实现。这是非常危险的,因为双重。等号和哈希码,例如值“0.5”和“0.6 - 0.1”将导致一个大混乱。
这个问题的许多答案都讨论了IEEE和围绕浮点算法的标准。
我的背景不是计算机科学(物理和工程),我倾向于从不同的角度看问题。对我来说,我在数学计算中不使用double或float的原因是我会丢失太多的信息。
有什么替代方案?有很多(还有很多我不知道的!)
Java中的BigDecimal原产于Java语言。 Apfloat是另一个用于Java的任意精度库。
c#中的十进制数据类型是微软的. net中28位有效数字的替代方案。
SciPy (Scientific Python)可能还可以处理财务计算(我还没有尝试过,但我怀疑是这样)。
GNU多精度库(GMP)和GNU MFPR库是C和c++的两个免费的开源资源。
还有用于JavaScript(!)和PHP的精确数值库,我认为它们可以处理财务计算。
对于许多计算机语言,也有专有的(特别是Fortran)和开源的解决方案。
我不是训练出来的计算机科学家。然而,我倾向于在Java中使用BigDecimal,在c#中使用decimal。我还没有尝试过我列出的其他解决方案,但它们可能也非常好。
对我来说,我喜欢BigDecimal是因为它支持的方法。c#的十进制非常好,但我还没有机会尽可能多地使用它。我在业余时间做我感兴趣的科学计算,BigDecimal似乎工作得很好,因为我可以设置浮点数的精度。BigDecimal的缺点是什么?它有时会很慢,特别是当你使用除法的时候。
为了提高速度,您可以查看C、c++和Fortran中的免费和专有库。
虽然浮点类型确实只能表示近似的十进制数据,但如果在表示数字之前将数字舍入到必要的精度,则可以获得正确的结果。通常。
通常是因为双排精度小于16位。如果你要求更高的精度,这不是一个合适的类型。近似也可以累积。
必须指出的是,即使您使用定点算术,您仍然必须对数字进行四舍五入,如果不是因为BigInteger和BigDecimal在获得周期性小数时会给出错误。所以这里也有一个近似。
例如,历史上用于财务计算的COBOL的最大精度为18位数字。所以通常会有一个隐含的舍入。
总之,在我看来,双精度主要不适合它的16位精度,这可能是不够的,而不是因为它是近似值。
考虑以下后续程序的输出。它表明,在舍入double后,得到与BigDecimal相同的结果,精度为16。
Precision 14
------------------------------------------------------
BigDecimalNoRound : 56789.012345 / 1111111111 = Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.
DoubleNoRound : 56789.012345 / 1111111111 = 5.111011111561101E-5
BigDecimal : 56789.012345 / 1111111111 = 0.000051110111115611
Double : 56789.012345 / 1111111111 = 0.000051110111115611
Precision 15
------------------------------------------------------
BigDecimalNoRound : 56789.012345 / 1111111111 = Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.
DoubleNoRound : 56789.012345 / 1111111111 = 5.111011111561101E-5
BigDecimal : 56789.012345 / 1111111111 = 0.0000511101111156110
Double : 56789.012345 / 1111111111 = 0.0000511101111156110
Precision 16
------------------------------------------------------
BigDecimalNoRound : 56789.012345 / 1111111111 = Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.
DoubleNoRound : 56789.012345 / 1111111111 = 5.111011111561101E-5
BigDecimal : 56789.012345 / 1111111111 = 0.00005111011111561101
Double : 56789.012345 / 1111111111 = 0.00005111011111561101
Precision 17
------------------------------------------------------
BigDecimalNoRound : 56789.012345 / 1111111111 = Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.
DoubleNoRound : 56789.012345 / 1111111111 = 5.111011111561101E-5
BigDecimal : 56789.012345 / 1111111111 = 0.000051110111115611011
Double : 56789.012345 / 1111111111 = 0.000051110111115611013
Precision 18
------------------------------------------------------
BigDecimalNoRound : 56789.012345 / 1111111111 = Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.
DoubleNoRound : 56789.012345 / 1111111111 = 5.111011111561101E-5
BigDecimal : 56789.012345 / 1111111111 = 0.0000511101111156110111
Double : 56789.012345 / 1111111111 = 0.0000511101111156110125
Precision 19
------------------------------------------------------
BigDecimalNoRound : 56789.012345 / 1111111111 = Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.
DoubleNoRound : 56789.012345 / 1111111111 = 5.111011111561101E-5
BigDecimal : 56789.012345 / 1111111111 = 0.00005111011111561101111
Double : 56789.012345 / 1111111111 = 0.00005111011111561101252
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.math.BigDecimal;
import java.math.MathContext;
public class Exercise {
public static void main(String[] args) throws IllegalArgumentException,
SecurityException, IllegalAccessException,
InvocationTargetException, NoSuchMethodException {
String amount = "56789.012345";
String quantity = "1111111111";
int [] precisions = new int [] {14, 15, 16, 17, 18, 19};
for (int i = 0; i < precisions.length; i++) {
int precision = precisions[i];
System.out.println(String.format("Precision %d", precision));
System.out.println("------------------------------------------------------");
execute("BigDecimalNoRound", amount, quantity, precision);
execute("DoubleNoRound", amount, quantity, precision);
execute("BigDecimal", amount, quantity, precision);
execute("Double", amount, quantity, precision);
System.out.println();
}
}
private static void execute(String test, String amount, String quantity,
int precision) throws IllegalArgumentException, SecurityException,
IllegalAccessException, InvocationTargetException,
NoSuchMethodException {
Method impl = Exercise.class.getMethod("divideUsing" + test, String.class,
String.class, int.class);
String price;
try {
price = (String) impl.invoke(null, amount, quantity, precision);
} catch (InvocationTargetException e) {
price = e.getTargetException().getMessage();
}
System.out.println(String.format("%-30s: %s / %s = %s", test, amount,
quantity, price));
}
public static String divideUsingDoubleNoRound(String amount,
String quantity, int precision) {
// acceptance
double amount0 = Double.parseDouble(amount);
double quantity0 = Double.parseDouble(quantity);
//calculation
double price0 = amount0 / quantity0;
// presentation
String price = Double.toString(price0);
return price;
}
public static String divideUsingDouble(String amount, String quantity,
int precision) {
// acceptance
double amount0 = Double.parseDouble(amount);
double quantity0 = Double.parseDouble(quantity);
//calculation
double price0 = amount0 / quantity0;
// presentation
MathContext precision0 = new MathContext(precision);
String price = new BigDecimal(price0, precision0)
.toString();
return price;
}
public static String divideUsingBigDecimal(String amount, String quantity,
int precision) {
// acceptance
BigDecimal amount0 = new BigDecimal(amount);
BigDecimal quantity0 = new BigDecimal(quantity);
MathContext precision0 = new MathContext(precision);
//calculation
BigDecimal price0 = amount0.divide(quantity0, precision0);
// presentation
String price = price0.toString();
return price;
}
public static String divideUsingBigDecimalNoRound(String amount, String quantity,
int precision) {
// acceptance
BigDecimal amount0 = new BigDecimal(amount);
BigDecimal quantity0 = new BigDecimal(quantity);
//calculation
BigDecimal price0 = amount0.divide(quantity0);
// presentation
String price = price0.toString();
return price;
}
}
因为浮点数和双精度数不能准确地表示我们用来表示金钱的以10为底的倍数。这个问题不仅适用于Java,还适用于任何使用2进制浮点类型的编程语言。
以10为基数,可以将10.25写成1025 * 10-2(整数乘以10的幂)。IEEE-754浮点数是不同的,但是考虑它们的一个非常简单的方法是乘以2的幂。例如,您可以看到164 * 2-4(整数乘以2的幂),也等于10.25。这不是数字在内存中的表示方式,但数学含义是相同的。
即使以10为基数,这个符号也不能准确地表示大多数简单的分数。例如,你不能表示1/3:十进制表示是重复的(0.3333…),所以没有一个有限整数可以乘以10的幂得到1/3。你可以设定一个长序列的3和一个小指数,如333333333 * 10-10,但它是不准确的:如果你乘以3,你不会得到1。
然而,为了数钱,至少对于那些货币价值在美元数量级内的国家,通常你所需要的只是能够存储10-2的倍数,所以1/3不能表示并没有什么关系。
The problem with floats and doubles is that the vast majority of money-like numbers don't have an exact representation as an integer times a power of 2. In fact, the only multiples of 0.01 between 0 and 1 (which are significant when dealing with money because they're integer cents) that can be represented exactly as an IEEE-754 binary floating-point number are 0, 0.25, 0.5, 0.75 and 1. All the others are off by a small amount. As an analogy to the 0.333333 example, if you take the floating-point value for 0.01 and you multiply it by 10, you won't get 0.1. Instead you will get something like 0.099999999786...
把钱表示成双位数或浮点数一开始可能看起来不错,因为软件会消除微小的错误,但当你对不精确的数字进行更多的加减乘除运算时,错误就会加剧,最终你会得到明显不准确的数值。这使得浮点数和双精度数不适用于处理货币,因为货币需要精确计算以10为底数的倍数。
一种适用于任何语言的解决方案是使用整数,并计算美分。例如,1025就是10.25美元。一些语言也有内置的类型来处理钱。其中,Java有BigDecimal类,Rust有rust_decimal板条箱,c#有decimal类型。
为了补充前面的答案,在处理问题中解决的问题时,除了BigDecimal之外,还可以选择在Java中实现Joda-Money。Java模块名称为org.joda.money。
它需要Java SE 8或更高版本,并且没有依赖关系。
更准确地说,存在编译时依赖关系,但它不是 必需的。
<dependency>
<groupId>org.joda</groupId>
<artifactId>joda-money</artifactId>
<version>1.0.1</version>
</dependency>
使用Joda Money的例子:
// create a monetary value
Money money = Money.parse("USD 23.87");
// add another amount with safe double conversion
CurrencyUnit usd = CurrencyUnit.of("USD");
money = money.plus(Money.of(usd, 12.43d));
// subtracts an amount in dollars
money = money.minusMajor(2);
// multiplies by 3.5 with rounding
money = money.multipliedBy(3.5d, RoundingMode.DOWN);
// compare two amounts
boolean bigAmount = money.isGreaterThan(dailyWage);
// convert to GBP using a supplied rate
BigDecimal conversionRate = ...; // obtained from code outside Joda-Money
Money moneyGBP = money.convertedTo(CurrencyUnit.GBP, conversionRate, RoundingMode.HALF_UP);
// use a BigMoney for more complex calculations where scale matters
BigMoney moneyCalc = money.toBigMoney();
文档: http://joda-money.sourceforge.net/apidocs/org/joda/money/Money.html 实现示例: https://www.programcreek.com/java-api-examples/?api=org.joda.money.Money