java中的常用API

Java 中的常用 API

本文介绍了 Java 中常用的 API，包括BigDecimal、随机数生成、数学运算、系统操作、Runtime类的使用，以及 Java 8 之后的日期和时间 API。

一、BigDecimal 精确计算

1.1 浮点数精度问题演示

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// 浮点数运算存在精度丢失问题
System.out.println(1.01 + 2.02);  // 输出：3.0300000000000002

1.2 BigDecimal 基础用法

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// 推荐使用字符串构造或 valueOf 方法初始化（避免double传参）
BigDecimal one = new BigDecimal("1.01");   // 精确构造
BigDecimal two = BigDecimal.valueOf(2.02); // 自动优化数值转换

// 常规算术运算
System.out.println(one.add(two));       // 加法：3.03
System.out.println(one.subtract(two));  // 减法：-1.01
System.out.println(one.multiply(two));  // 乘法：2.0402

// 除法运算（必须指定精度控制）
System.out.println(one.divide(two, RoundingMode.HALF_UP));       // 默认精度
System.out.println(one.divide(two, 10, RoundingMode.FLOOR));     // 指定10位小数+舍入模式

1.3 精度控制与比较

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// 小数位数控制
BigDecimal value = BigDecimal.valueOf(1.3543242342342);
System.out.println(value.setScale(4, RoundingMode.HALF_UP));  // 四舍五入保留4位：1.3543

// 数值比较（推荐使用 compareTo）
System.out.println(value.compareTo(BigDecimal.ZERO));  // 返回1（大于0）

二、安全随机数生成

2.1 基础随机数生成

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// 无边界随机数
int fullRangeInt = ThreadLocalRandom.current().nextInt();
long fullRangeLong = ThreadLocalRandom.current().nextLong();

// [0.0, 1.0) 随机浮点数
double unitDouble = ThreadLocalRandom.current().nextDouble();

2.2 范围约束生成

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// 生成 [0, 100) 随机整数
int rangeInt = ThreadLocalRandom.current().nextInt(0, 100);

// 生成 [0, 10] 闭合区间随机整数（包含上限）
int closedRange = ThreadLocalRandom.current().nextInt(0, 10 + 1);

// 生成 [0.01, 100.0) 随机浮点数
double rangeDouble = ThreadLocalRandom.current().nextDouble(0.01, 100.0);

// 格式化随机浮点数（保留两位小数）
BigDecimal formatted = BigDecimal.valueOf(rangeDouble)
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三、Math 数学运算

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// 基础运算
System.out.println(Math.abs(-100));     // 绝对值 → 100
System.out.println(Math.ceil(4.3));     // 向上取整 → 5.0
System.out.println(Math.floor(4.9));    // 向下取整 → 4.0
System.out.println(Math.round(3.5));    // 四舍五入 → 4

// 数值比较
System.out.println(Math.max(3, 5));     // 最大值 → 5
System.out.println(Math.min(2.8, 3));   // 最小值 → 2.8

// 幂运算 & 开方
System.out.println(Math.pow(2, 3));     // 2^3 → 8.0
System.out.println(Math.sqrt(16));      // 平方根 → 4.0

// 三角函数
System.out.println(Math.sin(Math.PI / 2));  // 正弦函数 → 1.0
System.out.println(Math.cos(Math.PI));      // 余弦函数 → -1.0

// 工具方法
System.out.println(Math.random());         // 随机数 → [0.0, 1.0)
System.out.println(Math.log(Math.E));      // 自然对数 → 1.0
System.out.println(Math.exp(2));           // e的幂 → 7.389

四、System 系统操作

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// 获取当前时间戳（毫秒）
System.out.println(System.currentTimeMillis()); // 示例：1743491219771

// 垃圾回收（建议手动调用）
System.gc(); // 提示JVM进行垃圾回收

// 终止JVM（谨慎使用）
System.exit(0); // 0表示正常退出

五、Runtime 类

5.1 获取 Runtime 实例

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Runtime runtime = Runtime.getRuntime();

5.2 执行系统命令

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try {
    // 示例：打开系统计算器（Windows）
    Process process = runtime.exec("calc.exe");
    process.waitFor(); // 等待命令执行完成
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}

5.3 内存管理

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// JVM 当前空闲内存
long freeMem = runtime.freeMemory();
System.out.println("Free Memory: " + freeMem / 1024 / 1024 + " MB");

// JVM 当前已分配的总内存
long totalMem = runtime.totalMemory();
System.out.println("Total Memory: " + totalMem / 1024 / 1024 + " MB");

// JVM 可用的最大内存
long maxMem = runtime.maxMemory();
System.out.println("Max Memory: " + maxMem / 1024 / 1024 + " MB");

5.4 注册关闭钩子

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runtime.addShutdownHook(new Thread(() -> {
    System.out.println("JVM is shutting down, cleanup here...");
}));

六、Java 8 日期和时间 API

6.1 LocalDate 表示日期（年 月 日）

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// 获取本地日期对象
LocalDate localDate = LocalDate.now();
System.out.println(localDate);               // 输出完整日期：2025-04-02
System.out.println(localDate.getYear());     // 获取年份：2025
System.out.println(localDate.getMonth());    // 获取月份：APRIL
System.out.println(localDate.getDayOfMonth()); // 获取当月天数：2
System.out.println(localDate.getDayOfWeek().getValue()); // 获取星期：3（周三）

6.2 LocalTime 表示时间（时 分 秒）

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// 获取本地时间对象（精确到纳秒）
LocalTime localTime = LocalTime.now();

// 输出完整时间
System.out.println(localTime); // 示例：12:29:05.917235500

// 获取各时间单位
System.out.println("Hour: " + localTime.getHour());     // 小时（0-23）
System.out.println("Minute: " + localTime.getMinute()); // 分钟（0-59）
System.out.println("Second: " + localTime.getSecond()); // 秒（0-59）
System.out.println("Nano: " + localTime.getNano());     // 纳秒（0-999,999,999）

6.3 LocalDateTime 表示日期和时间（年 月 日 时 分 秒）

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// 获取当前本地日期时间（精确到纳秒）
LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
System.out.println("完整日期时间: " + localDateTime);
// 输出示例：2025-04-02T15:01:23.045120600

6.4 ZoneId 带时区

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// 1. 获取所有可用时区 ID
Set<String> zoneIds = ZoneId.getAvailableZoneIds();
System.out.println("可用时区数量: " + zoneIds.size()); // 输出：603+

以下是关于地理坐标系统中 经线（经度） 和 纬线（纬度） 的基础知识补充：

6.4.1 经线（经度）

  • 定义：地球表面连接南北极的虚拟线，表示东西方向的位置。
  • 分类：
    • 东经（E, East）：从本初子午线（0°）向东至 180°，范围 0° ≤ 东经 < 180°
      示例：北京位于东经约 116.4°。
    • 西经（W, West）：从本初子午线向西至 180°，范围 0° ≤ 西经 < 180°
      示例：纽约位于西经约 74.0°。

6.4.2 纬线（纬度）

  • 定义：地球表面与赤道平行的虚拟线，表示南北方向的位置。
  • 分类：
    • 北纬（N, North）：从赤道（0°）向北至北极点（90°N），范围 0° ≤ 北纬 ≤ 90°
      示例：上海位于北纬约 31.2°。
    • 南纬（S, South）：从赤道向南至南极点（90°S），范围 0° ≤ 南纬 ≤ 90°
      示例：悉尼位于南纬约 33.9°。

6.4.3 经纬度与时间的关系

  • 时区划分依据：经线是划分时区的主要参考（每 15° 经度对应 1 小时时差）。
  • 示例：
    • 东经 120° 对应中国标准时间（UTC+8）。
    • 西经 97° 对应美国中部时间（UTC-6）。

6.5 Instant 时间戳

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// 1. 获取当前时间戳（从 1970-01-01T00:00:00Z 开始的秒数+纳秒）
Instant instant = Instant.now();
System.out.println("当前时间戳: " + instant);
// 示例输出: 2025-04-02T09:18:04.689312400Z

6.6 DateTimeFormatter 日期格式化

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LocalDateTime now = LocalDateTime.now();

// 1. 使用 ISO 标准格式
String formatted = now.format(DateTimeFormatter.ISO_DATE_TIME);
System.out.println("ISO 格式输出: " + formatted);
// 示例输出: 2025-04-02T15:30:45.123

附录

参考链接

  1. Java 官方文档