Java 基础 API

1. Object 类

Object 类是 Java 中所有类的祖先类，所有 Java 类都直接或间接继承自 Object。因此，Object 类的方法适用于所有类。

1.1 常用方法

方法	描述	参数说明	返回值说明
boolean equals(Object obj)	判断两个对象是否相等，通常需要重写以进行内容比较	obj：要比较的对象	true 表示相等，false 表示不等
int hashCode()	生成对象的哈希码，通常需要与 equals 方法一致性重写	无	返回对象的哈希码
String toString()	返回对象的字符串描述，常用于调试和日志记录	无	返回对象的字符串表示
final native Class<?> getClass()	返回对象的类类型，用于反射操作	无	返回对象的 Class 对象
native Object clone()	创建对象的浅拷贝，需实现 Cloneable 接口	无	返回对象的副本
final void notify()	唤醒在此对象监视器上等待的一个线程	无	无返回值
final void notifyAll()	唤醒在此对象监视器上等待的所有线程	无	无返回值
final void wait(long timeout)	使线程在对象监视器上等待指定时间	timeout：等待时间（毫秒）	无返回值
void finalize()	对象被垃圾回收前调用，通常用于资源释放	无	无返回值

1.2 使用场景

• equals(Object obj)：用于对象内容比较。通常重写此方法以根据对象的内容而不是引用进行比较。例如，两个自定义类实例的内容相同时，可以通过重写 equals 方法来判断它们相等。
• hashCode()：与 equals 方法一起重写，主要用于集合类中，如 HashMap 和 HashSet。
• toString()：用于返回对象的字符串描述，通常重写此方法以输出对象的关键信息，便于调试和日志记录。
• getClass()：用于获取对象的类类型，在反射操作中非常常见。
• clone()：创建对象的副本，但要求类实现 Cloneable 接口，通常推荐使用拷贝构造函数替代 clone。

public class ObjectMethodsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 示例：重写 equals 方法进行内容比较
        Student s1 = new Student("Alice", 20);
        Student s2 = new Student("Alice", 20);
        System.out.println("两个学生是否相等: " + s1.equals(s2)); // 输出 true，因为内容相同

        // 示例：使用 toString 方法获取对象的字符串描述
        System.out.println(s1); // 如果未重写 toString，默认输出对象地址

        // 示例：使用 getClass 获取对象类型
        System.out.println("对象类型: " + s1.getClass().getName()); // 输出 Student 类的全限定名
    }
}

class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 重写 equals 方法，进行基于内容的比较
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) return true;
        if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false;
        Student student = (Student) obj;
        return age == student.age && name.equals(student.name);
    }

    // 重写 toString 方法，返回对象的详细信息
    @Override
    public String toString() {
        return "Student{name='" + name + "', age=" + age + "}";
    }
}

场景说明：例如，在项目中，经常需要比较对象的内容是否相同，或者在调试时查看对象的详细信息。通过重写 equals 和 toString 方法，可以大大提高代码的可读性和调试效率。

2. Random 类

Random 类用于生成伪随机数，常用于游戏开发、数据加密、抽奖模拟等场景。

2.1 常用方法

方法	描述	参数说明	返回值说明
int nextInt(int bound)	生成 0 到 bound-1 之间的随机整数	bound：随机数的上限（不含）	返回随机整数
double nextDouble()	生成一个 0.0 到 1.0 之间的随机小数	无	返回随机小数
boolean nextBoolean()	生成一个随机布尔值	无	返回 true 或 false
long nextLong()	生成一个随机长整数	无	返回随机长整数
float nextFloat()	生成一个 0.0 到 1.0 之间的随机浮点数	无	返回随机浮点数

2.2 使用场景

• nextInt(int bound)：生成指定范围内的随机整数，适用于生成游戏中的随机位置、抽奖系统的中奖号码等场景。
• nextDouble() 和 nextFloat()：用于生成概率值或模拟浮动范围的数据，如概率事件、股票涨跌模拟等。
• nextBoolean()：可用于模拟随机选择，如抛硬币、随机决定某事件是否发生。

import java.util.Random;

public class RandomDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 Random 对象
        Random random = new Random();

        // 生成 0 到 9 之间的随机整数
        int randomInt = random.nextInt(10);
        System.out.println("随机整数：" + randomInt);

        // 生成 0.0 到 1.0 之间的随机小数
        double randomDouble = random.nextDouble();
        System.out.println("随机小数：" + randomDouble);

        // 生成一个随机布尔值
        boolean randomBoolean = random.nextBoolean();
        System.out.println("随机布尔值：" + randomBoolean);

        // 生成一个随机长整数
        long randomLong = random.nextLong();
        System.out.println("随机长整数：" + randomLong);
    }
}

场景说明：Random 类广泛应用于游戏开发、模拟实验和随机抽奖等场景。例如，随机生成道具位置、模拟随机事件的发生等。

3. Math 类

Math 类提供了一系列静态方法用于数学运算，所有方法均为静态方法，无需实例化即可使用。

3.1 常用方法

方法	描述	参数说明	返回值说明
public static int abs(int a)	返回参数 a 的绝对值	a：整数或浮点数	返回绝对值
public static double ceil(double a)	返回大于等于 a 的最小整数（向上取整）	a：浮点数	返回取整后的值（类型为 double）
public static double floor(double a)	返回小于等于 a 的最大整数（向下取整）	a：浮点数	返回取整后的值（类型为 double）
public static double pow(double a, double b)	计算 a 的 b 次幂	a：底数，b：指数	返回结果（类型为 double）
public static long round(double a)	返回最接近 a 的整数（四舍五入）	a：浮点数	返回取整后的结果（类型为 long）
public static double random()	返回 [0.0, 1.0) 之间的随机数	无	返回值为 double 的随机数

3.2 使用场景

• abs(int a)：计算绝对值，常见于金融计算和科学计算，例如处理损失值或偏差值。

• ceil(double a) 和 floor(double a)：用于向上或向下取整，如在分配资源时保证整数数量。

• pow(double a, double b)：用于计算幂值，适用于科学计算、图形学和加密算法。

• random()：生成随机数，适用于概率计算、模拟实验等。

public class MathDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 取绝对值
        System.out.println("绝对值：" + Math.abs(-10)); // 输出 10

        // 2. 向上取整
        System.out.println("向上取整：" + Math.ceil(4.3)); // 输出 5.0

        // 3. 向下取整
        System.out.println("向下取整：" + Math.floor(4.7)); // 输出 4.0

        // 4. 求指数次方
        System.out.println("2^3 = " + Math.pow(2, 3)); // 输出 8.0

        // 5. 四舍五入
        System.out.println("四舍五入：" + Math.round(4.6)); // 输出 5
    }
}

场景说明：Math 类在金融、科学计算、数据分析等领域中非常重要。例如，在计算价格时需要对金额进行取整和四舍五入操作。

4. System 类

System 类提供了与系统相关的工具方法，如标准输入输出流、时间测量、数组复制等。所有方法均为静态方法。

4.1 常用方法

方法	描述	参数说明	返回值说明
public static void exit(int status)	终止当前正在运行的 JVM，status 表示退出状态码	status：状态码，0 表示正常退出，非 0 表示异常退出	无返回值
public static void gc()	提醒 JVM 运行垃圾回收器	无	无返回值
public static long currentTimeMillis()	返回当前时间的毫秒数，通常用于性能测量	无	返回当前时间的毫秒值
public static long nanoTime()	返回当前时间的纳秒数，适用于高精度计时	无	返回当前时间的纳秒值
public static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length)	将数组中的指定元素复制到目标数组的指定位置	src：源数组，srcPos：源数组起始位置，dest：目标数组，destPos：目标数组起始位置，length：复制的元素数量	无返回值

4.2 使用场景

• currentTimeMillis() 和 nanoTime()：用于性能测量、计时任务和程序调试。
• arraycopy：用于高效地复制数组内容，适合在大数据处理中批量操作，如排序中的元素移动。
• exit(int status)：用于提前退出程序，常用于异常处理或结束批处理任务。

public class SystemDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 获取当前时间的毫秒数，通常用于测量程序运行时间
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) { /* 模拟耗时操作 */ }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("程序运行时间：" + (endTime - startTime) + " 毫秒");

        // 2. 使用 arraycopy 方法复制数组
        int[] src = {1, 2, 3, 4, 5};
        int[] dest = new int[5];
        System.arraycopy(src, 0, dest, 0, src.length);
        System.out.println("复制后的数组：" + java.util.Arrays.toString(dest));
    }
}

场景说明：System 类在性能测量、数组操作、系统退出等场景中非常重要，尤其是在大数据处理和定时任务中应用广泛。

5. Scanner 类

Scanner 类用于从各种输入源（如控制台、文件、字符串）中解析和读取数据。它在命令行工具、用户交互程序中非常实用。

5.1 常用方法

方法	描述	参数说明	返回值说明
int nextInt()	从输入中读取一个整数	无	返回读取到的整数
String next()	读取一个单词（以空格、Tab 或换行符作为分隔符）	无	返回读取到的单词
String nextLine()	读取整行输入	无	返回读取到的整行文本
boolean hasNext()	判断是否有下一个可读取的标记	无	如果有下一个标记返回 true，否则返回 false
boolean hasNextLine()	判断是否有下一行输入	无	如果有下一行输入返回 true，否则返回 false

5.2 使用场景

• nextInt() 和 nextLine()：常用于命令行程序处理用户输入、配置文件读取、CSV 数据解析等。
• hasNext() 和 hasNextLine()：用于判断输入源中是否有未读取的数据，适用于循环读取大量输入数据的场景。

import java.util.Scanner;

public class ScannerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in); // 创建 Scanner 对象，用于从控制台读取数据

        // 读取整数
        System.out.print("请输入一个整数: ");
        int number = scanner.nextInt();
        System.out.println("你输入的整数是: " + number);

        // 读取字符串
        System.out.print("请输入一个单词: ");
        String word = scanner.next();
        System.out.println("你输入的单词是: " + word);

        // 读取整行输入
        scanner.nextLine(); // 处理换行符
        System.out.print("请输入一行文字: ");
        String line = scanner.nextLine();
        System.out.println("你输入的内容是: " + line);

        scanner.close(); // 关闭 Scanner 对象
    }
}

场景说明：Scanner 类常用于处理用户输入、命令行参数解析、配置文件读取等场景，尤其在交互式应用中表现优异。