Java : BigDecimal
BigDecimal
- Java언어에서 숫자를 정밀하게 저장하고 표현할 수 있는 유일한 방법입니다.
- 소수점을 저장할 수 있는 가장 크기가 큰 타입인 double은 소수점의 정밀도에 있어 한계가 있어 값이 유실될 수 있습니다.
- Java언어에서 돈과 소수점을 다룬다면 BigDecimal은 선택이 아니라 필수입니다.
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유일한 단점은 느린 속도와 기본 타입보다 조금 불편한 사용법 뿐입니다.
- BigDecimal타입은 내부적으로 수를 십진수로 저장하여 아주 작은 수과 큰 수의 연산에 대해 거의 무한한 정밀도를 보장합니다.
BigDecimal 기본 용어
- precision : 숫자를 구성하는 전체 자리수라고 생각하면 편하나, 정확하게 풀이하면 왼쪽부터 0이 아닌 수가 시작하는 위치부터, 오른쪽부터 0이 아닌 수로 끝나는 위치까지의 총 자리수입니다. unscale과 동의어입니다. (ex: 012345.67890의 precision은 11이 아닌 9입니다.)
- scale : 전체 소수점 자리수라고 생각하면 편하나, 정확하게 풀이하면 소수점 첫째 자리부터, 오른쪽부터 0이 아닌 수로 끝나는 위치까지의 총 소수점 자리수입니다. fraction 동의어입니다. (ex: 012345.67890의 scale은 4이다. 하지만 0.00, 0.0의 scale은 모두 1이다.) BigDecimal은 32bit의 소수점 크기를 가집니다.
- DECIMAL128 : IEEE 754-2008에 의해 표준화된 부호와 소수점을 수용하며 최대 34자리까지 표현 가능한 10진수를 저장할 수 있는 형식입니다. 2018년 미국 정부의 총 부채액이 15조 7천 500억 달러로 총 14자리 임을 감안하면, 금융권에서 처리되는 대부분의 금액을 수용할 수 있는 크기입니다. Java에서는 BigDecimal 타입을 통해 공식적으로 지원합니다.
BigDecimal 기본 상수
float, double타입과 다르게 BigDecimal 타입은 초기화가 장황한 편입니다. 그래서 자주 쓰는 0, 1, 100은 쓰기 편하게 미리 상수로 정의되어 있습니다.
// 흔히 쓰이는 값은 상수로 정의
// 0
BigDecimal.ZERO
// 1
BigDecimal.ONE
// 10
BigDecimal.TEN
BigDecimal 초기화
double타입으로 부터 BigDecimal 타입을 초기화하는 방법으로 가장 안전한 것은 문자열의 형태로 생성자에 전달하여 초기화하는 것입니다. double타입의 값을 그대로 전달할 경우 이진수의 근사치를 가지게 되어 예상과 다른 값을 얻을 수 있습니다.
// double 타입을 그대로 초기화하면 기대값과 다른 값을 가집니다.
// 0.01000000000000000020816681711721685132943093776702880859375
new BigDecimal(0.01);
// 문자열로 초기화하면 정상 인식
// 0.01
new BigDecimal("0.01");
// 위와 동일한 결과, double#toString을 이용하여 문자열로 초기화
// 0.01
BigDecimal.valueOf(0.01);
BigDecimal 비교 연산
BigDecimal은 기본 타입이 아닌 오브젝트이기 때문에 특히, 동등 비교 연산을 유의해야 합니다. double 타입을 사용하던 습관대로 무의식적으로 == 기호를 사용하면 예기치 않은 연산 결과를 초래할 수 있습니다.
BigDecimal a = new BigDecimal("2.01");
BigDecimal b = new BigDecimal("2.010");
// 객체의 레퍼런스 주소에 대한 비교 연산자로 무의식적으로 값의 비교를 위해 사용하면 오동작
// false
a == b;
// 값의 비교를 위해 사용, 소수점 맨 끝의 0까지 완전히 값이 동일해야 true 반환
// false
a.equals(b);
// 값의 비교를 위해 사용, 소수점 맨 끝의 0을 무시하고 값이 동일하면 0, 적으면 -1, 많으면 1을 반환
// 0
a.compareTo(b);
BigDecimal 사칙 연산
정확한 실수 값을 계산하려면 BigDecimal 사칙연산을 이용하는게 좋습니다. BigDecimal의 doubleValue() 나 floatValue() 를 통해 정확한 실수를 가져왔다고 하더라도 연산중에 오차범위가 생겨나기 때문입니다.
Java에서 BigDecimal 타입의 사칙 연산 방법은 아래와 같습니다.
BigDecimal a = new BigDecimal("10");
BigDecimal b = new BigDecimal("3");
// 더하기
// 13
a.add(b);
// 빼기
// 7
a.subtract(b);
// 곱하기
// 30
a.multiply(b);
// 나누기
// 3.333333...
// java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.
a.divide(b);
// 나누기
// 3.333
a.divide(b, 3, RoundingMode.HALF_EVEN);
// 나누기 후 나머지
// 전체 자리수를 34개로 제한
// 1
a.remainder(b, MathContext.DECIMAL128);
// 절대값
// 3
new BigDecimal("-3").abs();
// 두 수 중 최소값
// 3
a.min(b);
// 두 수 중 최대값
// 10
a.max(b);
BigDecimal 소수점 처리
RoundingMode.HALF_EVEN은 Java의 기본 반올림 정책으로 금융권에서 사용하는 Bankers Rounding와 동일한 알고리즘입니다. 금융권에서는 시스템 개발시 혼란을 막기 위해 요구사항에 반올림 정책을 명확히 명시하여 개발합니다.
// 소수점 이하를 절사한다.
// 1
new BigDecimal("1.1234567890").setScale(0, RoundingMode.FLOOR);
// 소수점 이하를 절사하고 1을 증가시킵니다.
// 2
new BigDecimal("1.1234567890").setScale(0, RoundingMode.CEILING);
// 음수에서는 소수점 이하만 절사합니다.
// -1
new BigDecimal("-1.1234567890").setScale(0, RoundingMode.CEILING);
// 소수점 자리수에서 오른쪽의 0 부분을 제거한 값을 반환합니다.
// 0.9999
new BigDecimal("0.99990").stripTrailingZeros();
// 소수점 자리수를 재정의합니다.
// 원래 소수점 자리수보다 작은 자리수의 소수점을 설정하면 예외가 발생합니다.
// java.lang.ArithmeticException: Rounding necessary
new BigDecimal("0.1234").setScale(3);
// 반올림 정책을 명시하면 예외가 발생하지 않습니다.
// 0.123
new BigDecimal("0.1234").setScale(3, RoundingMode.HALF_EVEN);
// 소수점을 남기지 않고 반올림합니다.
// 0
new BigDecimal("0.1234").setScale(0, RoundingMode.HALF_EVEN);
// 1
new BigDecimal("0.9876").setScale(0, RoundingMode.HALF_EVEN);
BigDecimal 문자열 변환 출력
.setScale()을 사용하여 소수점 자리수를 제한하면 원본의 소수점 값은 상실해 버립니다. 문자열로 출력하는 것이 목적이라면 NumberFormat 클래스를 사용하는 것이 적합합니다.
NumberFormat format = NumberFormat.getInstance();
format.setMaximumFractionDigits(6);
format.setRoundingMode(RoundingMode.HALF_EVEN);
// 0.123457
format.format(new BigDecimal("0.1234567890"));
BigDecimal 나누기 처리
BigDecimal b10 = new BigDecimal("10");
BigDecimal b3 = new BigDecimal("3");
// 나누기 결과가 무한으로 떨어지면 예외 발생
// java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.
b10.divide(b3);
// 반올림 정책을 명시하면 예외가 발생하지 않음
// 3
b10.divide(b3, RoundingMode.HALF_EVEN);
// 반올림 자리값을 명시
// 3.333333
b10.divide(b3, 6, RoundingMode.HALF_EVEN);
// 3.333333333
b10.divide(b3, 9, RoundingMode.HALF_EVEN);
// 전체 자리수를 7개로 제한하고 HALF_EVEN 반올림을 적용한다.
// 3.333333
b10.divide(b3, MathContext.DECIMAL32);
// 전체 자리수를 16개로 제한하고 HALF_EVEN 반올림을 적용한다.
// 3.333333333333333
b10.divide(b3, MathContext.DECIMAL64);
// 전체 자리수를 34개로 제한하고 HALF_EVEN 반올림을 적용한다.
// 3.333333333333333333333333333333333
b10.divide(b3, MathContext.DECIMAL128);
// 전체 자리수를 제한하지 않는다.
// java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result. 예외가 발생한다.
b10.divide(b3, MathContext.UNLIMITED);
BigDecimal의 다양한 활용방법
BigDeciaml의 다양한 활용 방법은 제가 참고한 지단로보트님 블로그에서 확인하실 수 있습니다!
참고 : https://jsonobject.tistory.com/466
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