Java 核心工具类 API 详解（一）：从 Math 到 Runtime 的实用指南

钮祜禄.爱因斯晨

发布于 2025-07-20 09:23:35

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一、Math

不需要背，要学会记一下类名和类的作用，养成查阅API帮助文档的习惯

是一个帮助我们用于进行数学计算的工具类

私有化静态方法，里面的所有的方法全是静态的

Math类的常用方法

package demo01;

public class MathDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //abs 获取参数的绝对值
        System.out.println(Math.abs(-3.14));
        System.out.println(Math.abs(3.14));
        //bug解释
        //以int型为例，int的取值范围是-2147483648到2147483647
        //如果参数是-2147483648，那么取绝对值后就会超出int的取值范围，所以会返回-2147483648
        //如果参数是-2147483647，那么取绝对值后就会返回2147483647
        //可以索引到源码中的abs方法，发现abs方法的返回值是int类型，所以会返回-2147483648
        System.out.println(Math.abs(-2147483648));

        //ceil 向上取整 数学中的进一法，往数轴中的正方向取整，即大于等于该数的最小整数
        System.out.println(Math.ceil(3.9));
        System.out.println(Math.ceil(-3.9));

        //floor 向下取整 数学中的去一法，往数轴中的负方向取整，即小于等于该数的最大整数
        System.out.println(Math.floor(3.9));
        System.out.println(Math.floor(-3.9));

        //round 四舍五入
        System.out.println(Math.round(3.4));
        System.out.println(Math.round(-3.6));
        System.out.println(Math.round(-3.5));

        //pow 求幂
        System.out.println(Math.pow(2,3));

        //max 获取最大值
        System.out.println(Math.max(3.4,5.6));

        //random 获取随机数
        System.out.println(Math.random());

    }

}

关于abs我们可以回溯源码，可以看到他们做了一个判断

public static long absExact(long a) {
        if (a == Long.MIN_VALUE)
            throw new ArithmeticException(
                "Overflow to represent absolute value of Long.MIN_VALUE");
        else
            return abs(a);
    }

    /**
     * Returns the absolute value of a {@code float} value.
     * If the argument is not negative, the argument is returned.
     * If the argument is negative, the negation of the argument is returned.
     * Special cases:
     * <ul><li>If the argument is positive zero or negative zero, the
     * result is positive zero.
     * <li>If the argument is infinite, the result is positive infinity.
     * <li>If the argument is NaN, the result is NaN.</ul>
     *
     * @apiNote As implied by the above, one valid implementation of
     * this method is given by the expression below which computes a
     * {@code float} with the same exponent and significand as the
     * argument but with a guaranteed zero sign bit indicating a
     * positive value:<br>
     * {@code Float.intBitsToFloat(0x7fffffff & Float.floatToRawIntBits(a))}
     *
     * @param   a   the argument whose absolute value is to be determined
     * @return  the absolute value of the argument.
     */

在max判断中，其实源码中也做了一个三元计算符的判断

@IntrinsicCandidate
    public static double max(double a, double b) {
        if (a != a)
            return a;   // a is NaN
        if ((a == 0.0d) &&
            (b == 0.0d) &&
            (Double.doubleToRawLongBits(a) == negativeZeroDoubleBits)) {
            // Raw conversion ok since NaN can't map to -0.0.
            return b;
        }
        return (a >= b) ? a : b;
    }

    /**
     * Returns the smaller of two {@code int} values. That is,
     * the result the argument closer to the value of
     * {@link Integer#MIN_VALUE}.  If the arguments have the same
     * value, the result is that same value.
     *
     * @param   a   an argument.
     * @param   b   another argument.
     * @return  the smaller of {@code a} and {@code b}.
     */

练习：判断一个数是否为质数

public static boolean isPrime(int number){
    for (int i = 2 ; i < number ; i++){
        if (number%i==0){
            return false ;
        }
    }
    return true ;
}

我们发现这样效率太慢了，于是我们发现一个数的因子在平方根的左边，于是我们可以从左边遍历，这样可以节省时间

public static boolean isPrime(int number){
    for (int i = 2 ; i < Math.sqrt(number) ; i++){
        if (number%i==0){
            return false ;
        }
    }
    return true ;
}

练习2：

要求1：统计一共有多少个水仙花数

package demo01;

public class MathDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //要求1：统计一共有多少个水仙花数字
        //水仙花数：100-999之间的数字
        int count = 0;
        for (int i = 100; i < 1000; i++) {
            int ge = i % 10;
            int shi = i / 10 % 10;
            int bai = i / 100 % 10;

            //判断是否为水仙花数
            double sum  =Math.pow(ge,3) + Math.pow(shi,3) + Math.pow(bai,3);
            if (sum == i) {
                count++;
                System.out.println(i);
            }
        }
        System.out.println(count);

    }
}

要求2：（课后作业）证明没有两位的自幂数

package demo01;

public class MathDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        //要求1：统计一共有多少个水仙花数字
        //水仙花数：100-999之间的数字
        int count = 0;
        for (int i = 10; i < 99; i++) {
            int ge = i % 10;
            int shi = i / 10 % 10;


            //判断是否为水仙花数
            double sum  =Math.pow(ge,2) + Math.pow(shi,2);
            if (sum == i) {
                count++;
                System.out.println(i);
            }
        }
        System.out.println(count);
    }
}

要求3：统计有多少个四叶玫瑰数

package demo01;



public class MathDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        //要求1：统计一共有多少个水仙花数字
        //水仙花数：100-999之间的数字
        int count = 0;
        for (int i = 1000; i < 9999; i++) {
            int ge = i % 10;
            int shi = i / 10 % 10;
            int bai = i / 100 % 10;
            int qian = i / 1000 % 10;

            //判断是否为水仙花数
            double sum  =Math.pow(ge,4) + Math.pow(shi,4) + Math.pow(bai,4)+Math.pow(qian,4);
            if (sum == i) {
                count++;
                System.out.println(i);
            }
        }
        System.out.println(count);

    }
}

二、System

System也是一个工具类，提供了一个选哪个与系统相关的方法

计算机中的时间原点：1970年1月1日 00：00：00 也就是C语言的生日

我们是东八区所以是 1970年1月1日 08：00：00

package demo02;

public class SystemDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //终止当前的虚拟机推出程序
//    public static void exit(int status) {
//        System.out.println("退出程序");
//    }
        //方法的形参：
        //状态码：
        //0：正常退出
        //非0：异常退出
        System.exit(0);
        System.out.println("看看我执行了吗？");

    }


}

显而易见，程序在输出语句前就退出了执行

package demo02;

public class SystemDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //终止当前的虚拟机推出程序
//    public static void exit(int status) {
//        System.out.println("退出程序");
//    }
        //方法的形参：
        //状态码：
        //0：正常退出
        //非0：异常退出
        //System.exit(0);
       // System.out.println("看看我执行了吗？");

        //获取当前系统的毫秒值
        long l = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(l);


    }
}

这个类可以获得程序运行的时间

package demo02;

public class SystemDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //终止当前的虚拟机推出程序
//    public static void exit(int status) {
//        System.out.println("退出程序");
//    }
        //方法的形参：
        //状态码：
        //0：正常退出
        //非0：异常退出
        //System.exit(0);
       // System.out.println("看看我执行了吗？");

        //获取当前系统的毫秒值
        //long l = System.currentTimeMillis();
        //System.out.println(l);

        //拷贝数组
        int [] arr1 = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        int [] arr2 = new int [9];
        //参数1：源数组
        //参数2：源数组的起始索引
        //参数3：目标数组
        //参数4：目标数组的起始索引
        //参数5：拷贝的个数
        System.arraycopy(arr1, 0, arr2, 0, 9);

        for (int i = 0; i < arr2.length; i++) {
            System.out.print(arr2[i]);
        }

    }
}

第三个方法细节：

1.如果数据源数组和目的地数组都是基本数据类型，那么两者的类型必须保持一致，否则会报错

2.再拷贝的时候需要考虑数组的长度，如果超出范围也会报错

3.如果数据源数组和目的地数组都是引用数据类型，那么子类类型可以赋值给父类类型

三、Runtine

package demo03;

public class RoutineDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.获取Runtime对象
        Runtime runtime = Runtime.getRuntime();

        //2.exit停止虚拟机
        //runtime.exit(0);
        //System.out.println("看看我执行了吗？");

        //3.获取虚拟机的最大内存
        long maxMemory = runtime.maxMemory();
        System.out.println("虚拟机的最大内存"+maxMemory);

        //4.获得CPU的核数
        int availableProcessors = runtime.availableProcessors();
        System.out.println("CPU的核数"+availableProcessors);

        //5.获得JVM的总内存
        long totalMemory = runtime.totalMemory();
        System.out.println("JVM的总内存"+totalMemory/1024/1024+"M");

        //6.获得JVM的空闲内存
        long freeMemory = runtime.freeMemory();
        System.out.println("JVM的空闲内存"+freeMemory/1024/1024+"M");

        //7.运行cmd命令
        Runtime.getRuntime().exec("notepad.exe");


    }
}

在第29行代码中会遇到红色波浪线，这就是我们后面要学到的异常

我们可以将鼠标点击红色波浪线然后Alt+回车

修改后的代码:

package demo03;

import java.io.IOException;

public class RoutineDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.获取Runtime对象
        Runtime runtime = Runtime.getRuntime();

        //2.exit停止虚拟机
        //runtime.exit(0);
        //System.out.println("看看我执行了吗？");

        //3.获取虚拟机的最大内存
        long maxMemory = runtime.maxMemory();
        System.out.println("虚拟机的最大内存"+maxMemory);

        //4.获得CPU的核数
        int availableProcessors = runtime.availableProcessors();
        System.out.println("CPU的核数"+availableProcessors);

        //5.获得JVM的总内存
        long totalMemory = runtime.totalMemory();
        System.out.println("JVM的总内存"+totalMemory/1024/1024+"M");

        //6.获得JVM的空闲内存
        long freeMemory = runtime.freeMemory();
        System.out.println("JVM的空闲内存"+freeMemory/1024/1024+"M");

        //7.运行cmd命令
        Runtime.getRuntime().exec("notepad.exe");


    }
}

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