BigDecimalとは？
BigDecimalの概要と必要性
BigDecimal は、Javaで高精度の小数計算を行うためのクラスです。double や float を使うと、2進数の丸め誤差により10進数の計算結果が正確に出ないことがあります。
特に、お金の計算や精密な計測値の計算では誤差が許されないため、BigDecimal を使用するのが一般的です
doubleやfloatとの違い
| 項目 | float / double | BigDecimal |
|---|---|---|
| 精度 | 有限桁（誤差が発生する） | 任意の精度を保持できる |
| 計算の誤差 | 発生する（2進数の丸め誤差） | 発生しない（10進数の精度維持） |
| 速度 | 高速 | 遅い（計算コストが高い） |
| 主な用途 | 科学計算、ゲーム、画像処理 | 金融計算、精密計算 |
BigDecimalの初期化と基本操作
BigDecimal の生成方法（初期化）
String、double、int からの生成する方法です。
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BigDecimal value1 = new BigDecimal("0.1"); // 文字列から生成 BigDecimal value2 = BigDecimal.valueOf(0.1d); // double から生成 BigDecimal value3 = BigDecimal.valueOf(123); // int から生成 |
valueOfメソッドの引数にはlongとdoubleのものしかないのですが、intはlongのメソッドとして扱われるので問題ありません。
null の扱いと注意点
BigDecimal の変数に null が入っていると NullPointerException が発生するため適切な初期値を設定することが推奨されます。
NullPointerExceptionが発生する
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String value = null; new BigDecimal(value); // NullPointerExceptionが発生する |
何らかの初期値を入れて回避する
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String value = null; if (value == null) { // 何らかの初期化処理 } |
BigDecimalの計算
基本的な四則演算（足し算・引き算・掛け算・割り算）
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BigDecimal x = BigDecimal.valueOf(10.5); BigDecimal y = BigDecimal.valueOf((2.3)); BigDecimal sum = x.add(y); // 足し算 BigDecimal diff = x.subtract(y); // 引き算 BigDecimal product = x.multiply(y); // 掛け算 BigDecimal quotient = x.divide(y, RoundingMode.HALF_UP); // 割り算（丸めが必要） |
計算時の優先順位
通常の数学と同じ優先順位で演算は行われません。なので計算順序には注意してください。
例えば以下のように、加算してから乗算すると加算が先に行われます。
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BigDecimal x = BigDecimal.valueOf(10); BigDecimal y = BigDecimal.valueOf((2)); BigDecimal result = x.add(y).multiply(x); // 120 // ようするに、(10 + 2) * 10 となります |
剰余（余り）の計算
余りの算出は remainder メソッドを使います。
除算と余りの結果を両方とも取得したい場合は、divideAndRemainderメソッドを使います。その場合、戻り値はBigDecimalの配列になることに注意してください。
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BigDecimal x = BigDecimal.valueOf(10); BigDecimal y = BigDecimal.valueOf((7)); BigDecimal remainder = x.remainder(y); // 3 BigDecimal[] divideAndRemainder = x.divideAndRemainder(y); // [1, 3] |
BigDecimalの比較方法
compareTo メソッド
比較は基本的にcompareTo メソッドを使います。
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int result = x.compareTo(y); |
戻り値のint値で比較結果を判定します。
- 0：同値 (x == y)
- -1：左辺が小さい (x < y)
- 1：左辺が大きい (x > y)
equals メソッドを使わない理由
equals はスケール（小数点以下の桁数）が異なると false を返すため、値を比較する場合は compareTo を使うのが一般的です。
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BigDecimal x = BigDecimal.valueOf(10.0); BigDecimal y = BigDecimal.valueOf((10)); System.out.println(x.equals(y)); // false System.out.println(x.compareTo(y) == 0); // true |
比較演算子 (==, >, < など) が使えない理由
BigDecimal はオブジェクトなので、== を使うと参照比較になってしまい、期待通りの動作をしません。compareTo を使用することが推奨されます。
また>, <はそもそも使えません。
BigDecimalの丸め処理（四捨五入）
setScale を使った丸め方
setScaleメソッドを使うことで小数点の桁数を指定できます。
通常は小数点の桁数を増やすために使いますが、切り捨てる桁全てが0である場合に限り桁数を減らすこともできます。
桁数を減らすことができる場合
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BigDecimal x = BigDecimal.valueOf(10.123450000); System.out.println(x.setScale(5)); // 10.12345 |
桁数を減らせない場合はRoundingModeを指定する
もしRoundingModeを指定せずに切り捨てる桁に0以外が含まれていた場合、ArithmeticExceptionがthrowされます。
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BigDecimal y = BigDecimal.valueOf((10.123456789)); System.out.println(y.setScale(5, RoundingMode.HALF_UP)); // 10.12346 System.out.println(y.setScale(5)); // ArithmeticException |
RoundingMode の種類と選び方
通常使うのは以下の3つくらいです。
RoundingMode.HALF_UP: 四捨五入RoundingMode.DOWN: 切り捨てRoundingMode.UP: 切り上げ
他のモードはこちらで確認できます。
BigDecimalの便利メソッド
小数点以下の桁数を取得
scaleメソッドを使います。
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BigDecimal x = BigDecimal.valueOf(10.12345); int scale = x.scale(); // 5 |
最大値・最小値を比較して取得
max, min メソッドを使います。
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BigDecimal max = x.max(y); BigDecimal min = x.min(y); |
絶対値を取得
absメソッドを使います。
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BigDecimal abs = x.abs(); |
計算時の注意点
String、int、longからであれば正確に制度を維持できますが、doubleとfloatには注意が必要です。
問題があるケース
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String s = "1.0000000000000003"; System.out.println(new BigDecimal(s)); // 1.0000000000000003 double d = 1.0000000000000003; System.out.println(d); // 1.0000000000000002 System.out.println(BigDecimal.valueOf(d)); // 1.0000000000000002 float f = 1.0003f; System.out.println(f); // 1.0003 System.out.println(BigDecimal.valueOf(f)); // 1.0003000497817993 |
- Stringでは問題無い桁数でも、doubleだと値が変ってしまうので、BigDecimalに格納する時点でおかしくなります。
- floatも誤差が発生してしまいます。
対処法
- BigDecimalに格納する前にdoubleを使わない。また、BigDecimalからdoubleに格納するのは極力避ける。
- doubleをBigDecimalにどうしても格納する必要がある場合、しかるべき丸め仕様を決めて行う。
まとめ
BigDecimalは、高精度な計算が必要な場合に不可欠なクラスです。特に、金融計算など誤差が許されない場面ではdoubleやfloatではなくBigDecimalを使用することが推奨されます。BigDecimalとdoubleの変換には精度誤差が発生する可能性があるので、変換が必要な場合の取り扱いには注意すること。
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