本系列为:从零开始学Java,为千锋教育资深Java教学老师独家创作
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文末有本文重点总结!关于技术类问题,也欢迎大家和我们沟通交流!
前言
我们在解决实际问题时,除了经常需要对数字、日期、时间进行操作之外,有时候还需要对系统进行设置,另外还需要生成一些随机数字。
那么我们又该如何实现这些需求呢?接下来我们会带着大家来学习一下Java中的另几个常用类,包括System、Random、SecureRandom等。
全文大约 【4000】字, 不说废话,只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货!本文带有丰富的案例及配图,让你更好地理解和运用文中的技术概念,并可以给你带来具有足够启迪的思考…
一. System类
1. 简介
System
类位于java.lang包中,代表着当前Java程序的运行平台,系统级的很多属性和控制方法都放在该类中。
由于该类的构造方法是private
的,所以我们无法直接通过new的方式来创建该类的对象。System类提供了一些静态变量和静态方法,允许我们直接通过System类来调用这些类变量和类方法。在System类中,虽然有挺多的静态变量和方法,但对我们来说,只需记住一些常用的即可。
1.1 常用静态变量
System类中常用的静态变量有如下几个:
● PrintStream out:标准输出流;
● InputStream in:标准输入流;
● PrintStream err:标准错误输出流;
1.2 常用静态方法
System类中常用的静态方法有如下几个:
● currentTimeMillis():返回当前的计算机时间;
● exit():终止当前正在运行的 Java 虚拟机;
● gc():请求系统进行垃圾回收,完成内存中的垃圾清除;
● getProperty():获得系统中属性名为 key 的属性对应的值;
● arraycopy():进行数组复制,即从指定源数组中复制一个数组。
接下来我们就把以上这些静态变量和静态方法的基本使用,给大家简要介绍一下。
2. 静态变量的使用
首先我们来看看System类中几个常用静态变量该如何使用。
2.1 out
out静态变量属于PrintStream
类型,是System类中的标准输出流,用于接收要输出的数据。out中的数据内容通常会输出到显示器,或用户指定的某个输出目标。其实对我们来说,out并不陌生,可以说在我们之前的案例中经常使用,尤其是out中的print方法,最近我们一直在使用。但我们要搞清楚,print属于PrintStream流的方法,并不是 System类的方法。
//输出字符串不换行
System.out.print("Hello World");
//输出字符串并换行
System.out.println("Hello World");
2.2 in
in静态变量属于InputStream
类型,是System类中的标准输入流,用于接收输入的数据。in通常是对应着键盘的输入,或是用户指定的另一个输入源。我们在之前的案例中,也简单使用过in常量,但它没有out用的那么频繁。
上面的这个案例,System.in.read()
语句可以读入一个字符,read()方法是InputStream
类拥有的方法。变量c必须用 int 类型,而不能用char类型,否则可能会丢失精度而导致编译失败。另外上面的程序,如果输入的是汉字将不能正常输出。如果我们想正常输出汉字,需要把 System.in声明为 InputStreamReader类型的实例。比如
InputStreamReader in=new InputStreamReader(System.in,"GB2312")
,此时就可以读入完整的Unicode码,才能显示正常的汉字。
2.3 err
err静态变量属于PrintStream
类型,是System类中的标准错误输出流,用于接收要输出的数据。err中的数据内容通常会输出到显示器,或用户指定的某个输出目标。其用法与System.out一样,只是不需要我们提供参数就可以输出错误信息,也可以用来输出用户指定的其他信息,包括一些变量的值。
//err的用法
System.err.println();
//输出指定的内容
System.err.println("错误信息");
以上这几个静态变量都很简单,大家记住其用法即可。
3. 静态方法的使用
接下来再跟大家说说System类中的几个常用静态方法的用法。
3.1 currentTimeMillis()方法
currentTimeMillis()
方法用于返回当前计算机的时间戳,时间格式是当前计算机的时间与GMT时间(格林尼治时间),自1970年 1月 1日 0时 0分 0秒以来所经历的毫秒数,我们一般用它来测试程序的执行时间。通过调用currentTimeMillis()
方法,我们可以获得一个长整型的数字,该数字是以差值表达的当前时间。其实currentTimeMillis()
方法我们在之前的文章中已经详细讲解过,这里就不再细说了。
long time = System.currentTimeMillis();
3.2 exit()方法
exit()方法用于终止当前正在运行的Java虚拟机,也就是可以用于退出程序。该方法需要一个整型的status参数,0表示正常退出,非零表示异常退出。我们使用该方法,可以在图形界面编程中实现程序的退出功能。该方法的用法如下:
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//exit的用法
try {
//睡眠5秒
Thread.sleep(5000);
//5秒后正常退出程序
System.exit(0);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
3.3 gc()方法
gc()方法用于请求对系统主动进行垃圾回收,完成内存中的垃圾清除。但系统是否会立刻回收这些垃圾,却取决于系统中垃圾回收算法的具体实现,以及系统执行时的具体情况。一般我们在开发时不会主动调用该方法,有时候调用了也未必有效果。
//主动进行垃圾回收
System.gc();
3.4 getProperty()方法
getProperty()
方法可以根据指定的key,获得系统中对应的某些属性值,系统中常见的属性名及其属性如下表所示:
public class Demo03 {
public static void main(String[] args) {
//getProperty的用法
//获取java版本
String version = System.getProperty("java.version");
System.out.println("Java版本:"+version);
//获取java安装目录
String home = System.getProperty("java.home");
System.out.println("Java目录:"+home);
//系统名称
String name = System.getProperty("os.name");
System.out.println("操作系统名称:"+name);
//用户名称
String user = System.getProperty("user.name");
System.out.println("当前用户名称:"+user);
}
}
3.5 arraycopy()
arraycopy()
方法用于数组复制,可以从指定的源数组中复制出一个数组,复制会从指定的位置开始,到目标数组的指定位置结束。arraycopy()
方法一般有5个参数,其中,src表示源数组,srcPos表示从源数组中复制的起始位置,dest表示目标数组,destPos表示要复制到的目标数组的起始位置,length表示复制的个数。
public class Demo04 {
public static void main(String[] args) {
//arraycopy的用法
//源数组
char[] srcArray = {'A','B','C','D'};
//目标数组
char[] destArray = {'1','2','3','4','5'};
//进行数组复制
System.arraycopy(srcArray,1,destArray,1,2);
System.out.println("遍历源数组:");
for(int i = 0;i < srcArray.length;i++) {
System.out.println("源数组中的每个元素:"+srcArray[i]);
}
System.out.println("遍历目标数组:");
for(int j = 0;j < destArray.length;j++) {
System.out.println("新数组中的每个元素:"+destArray[j]);
}
}
}
二. Random随机类
1. 简介
我们在开发时,除了操作一些固定的数字之外,有时候还要操作一些不确定的随机数。Java中给我们提供了两种生成指定范围内随机数的方法:
● 使用Random类:伪随机数类,用来创建伪随机数。所谓伪随机数,就是指我们只要给定一个初始的种子,产生的随机数序列是完全一样的;
● 调用Math类的random()方法:Math.random()内部其实是在调用Random类,它也是伪随机数,但我们无法指定种子。
Random类为我们提供了比较丰富的随机数生成方法,比如nextInt()、nextLong()、nextFloat()、nextDouble()
等方法。这些方法可以产生boolean、int、long、float、byte
数组以及double类型的随机数,这是它比random()方法更好的地方,random()方法只能产生0~1之间的double类型随机数。
而且Random类提供的所有方法,生成的随机数字都是均匀分布的,也就是说区间内部的数字生成的概率是均等的。Random类位于java.util包中,该类有如下两个常用的构造方法:
● Random():默认利用当前系统的时间戳作为种子数,使用该种子数构造出Random对象。
● Random(long seed):使用单个的long类型参数,创建一个新的随机数生成器。
2. 常用API方法
在Random类中,有如下一些常用的API方法供我们操作随机数:
方法 | 说明 |
---|---|
boolean nextBoolean() | 生成一个随机的 boolean 值,生成 true 和 false 的值概率相等 |
double nextDouble() | 生成一个随机的 double 值,数值介于 [0,1.0),含 0 而不包含 1.0 |
int nextlnt() | 生成一个随机的 int 值,该值介于 int 的区间,也就是 -231~231-1。如果需要生成指定区间的 int 值,则需要进行一定的数学变换 |
int nextlnt(int n) | 生成一个随机的 int 值,该值介于 [0,n),包含 0 而不包含 n。如果想生成指定区间的 int 值,也需要进行一定的数学变换 |
void setSeed(long seed) | 重新设置 Random 对象中的种子数。设置完种子数以后的 Random 对象和相同种子数使用 new 关键字创建出的 Random 对象相同 |
long nextLong() | 返回一个随机长整型数字 |
boolean nextBoolean() | 返回一个随机布尔型值 |
float nextFloat() | 返回一个随机浮点型数字 |
double nextDouble() | 返回一个随机双精度值 |
3. 基本用法
接下来我们通过一个案例,来给大家讲解一下上述方法该如何使用。
import java.util.Random;
public class Demo07 {
public static void main(String[] args) {
// 随机类生成随机数
Random r = new Random();
// 生成[0,1.0]区间的小数
double d1 = r.nextDouble();
System.out.println("d1="+d1);
// 生成[0,10.0]区间的小数
double d2 = r.nextDouble() * 10;
System.out.println("d2="+d2);
// 生成[0,10]区间的整数
int i1 = r.nextInt(10);
System.out.println("i1="+i1);
// 生成[0,25)区间的整数
int i2 = r.nextInt(30) - 5;
System.out.println("i2="+i2);
// 生成一个随机长整型值
long l1 = r.nextLong();
System.out.println("l1="+l1);
// 生成一个随机布尔型值
boolean b1 = r.nextBoolean();
System.out.println("b1="+b1);
// 生成一个随机浮点型值
float f1 = r.nextFloat();
System.out.println("f1="+f1);
}
}
但是我们从上面的案例中,会发现每次生成的随机数可能都是不同的,并没有体现出伪随机数的特性,这是为什么呢?其实这是因为我们创建Random实例时,如果没有给定种子,默认是使用系统的当前时间戳作为种子。因此每次运行时,种子都不同,所以得到的伪随机数序列就不同。如果我们在创建Random实例时指定一个固定的种子,就会得到完全确定的随机数序列。
三. SecureRandom类
1. 简介
之前给大家说过,Random是一种伪随机数类。这时候就有小伙伴问了,那有没有真随机数类呢?
当然是有的!
SecureRandom就是一种真随机数!
从原理来看,SecureRandom
内部使用了RNG (Random Number Generator,随机数生成)算法,来生成一个不可预测的安全随机数。但在JDK的底层,实际上SecureRandom也有多种不同的具体实现。有的是使用安全随机种子加上伪随机数算法来生成安全的随机数,有的是使用真正的随机数生成器来生成随机数。实际使用时,我们可以优先获取高强度的安全随机数生成器;如果没有提供,再使用普通等级的安全随机数生成器。但不管哪种情况,我们都无法指定种子。
因为这个种子是通过CPU的热噪声、读写磁盘的字节、网络流量等各种随机事件产生的“熵”,所以这个种子理论上是不可能会重复的。这也就保证了SecureRandom的安全性,所以最终生成的随机数就是安全的真随机数。
尤其是在密码学中,安全的随机数非常重要。如果我们使用不安全的伪随机数,所有加密体系都将被攻破。因此,为了保证系统的安全,我们尽量使用SecureRandom来产生安全的随机数。
2. 基本使用
SecureRandom
给我们提供了 nextBoolean()、nextBytes()、nextDouble()、nextFloat()、nextInt()
等随机数生成方法,如下图所示:
接下来我们就通过一个案例,来看看到底该如何生成一个安全的随机数。
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.util.Arrays;
public class Demo05 {
public static void main(String[] args) {
//SecureRandom真随机数的用法
SecureRandom sr = null;
try {
//获取高强度安全随机数生成器实例对象
sr = SecureRandom.getInstanceStrong();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
//处理异常,获取普通的安全随机数生成器
sr = new SecureRandom();
}
//生成16个随机数
byte[] buffer = new byte[16];
//用安全随机数填充buffer
sr.nextBytes(buffer);
System.out.println("随机数="+Arrays.toString(buffer));
//生成100以内的随机整数
int nextInt = sr.nextInt(100);
System.out.println("随机数="+nextInt);
}
}
四. 结语
至此,就把与系统类、伪随机数、真随机数等相关的类给大家介绍完了,这样我们就把开发时的一些常见类介绍完毕了。今天的重点内容是:
● System:代表着当前Java程序的运行平台,系统级的很多属性和控制方法都放在该类中;
● Random:生成伪随机数;文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-456953.html
● SecureRandom:生成安全的真随机数。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-456953.html
到了这里,关于Java随机数之System/Random/SecureRandom详解的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!