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🔥「炎码工坊」技术弹药已装填!
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一、问题驱动:为什么需要 Math 类?

场景1:生成随机密码
假设你要开发一个注册系统,需要生成一个6位随机数字密码。你会怎么做? 

// 方案1:使用 Math.random()
int password = (int)(Math.random() * 900000) + 100000;
System.out.println("随机密码:" + password);

场景2:计算两点距离
在游戏中,角色A坐标(3,4),角色B坐标(0,0),如何计算两者距离? 

double distance = Math.sqrt(Math.pow(3-0, 2) + Math.pow(4-0, 2));
System.out.println("两点距离:" + distance); // 输出5.0

问题本质
Math 类提供了 数学运算的标准化工具,避免重复造轮子。 


二、Math 类核心功能详解

1. 基础操作:四则运算与取整

// 取绝对值
System.out.println(Math.abs(-10)); // 输出10// 最大值/最小值
System.out.println(Math.max(5, 10)); // 输出10
System.out.println(Math.min(5, 10)); // 输出5// 四舍五入
System.out.println(Math.round(2.6f)); // 输出3

2. 高级运算:三角函数与幂运算

// 角度转弧度
double radians = Math.toRadians(45);
// 计算正弦值
System.out.println(Math.sin(radians)); // 约0.7071// 幂运算
System.out.println(Math.pow(2, 3)); // 输出8.0

3. 随机数生成:不止于 Math.random()

// 方案1:Math.random() [0,1)
System.out.println(Math.random()); // 方案2:ThreadLocalRandom(Java 7+)
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
System.out.println(ThreadLocalRandom.current().nextInt(1, 100));

三、方案对比:不同需求如何选型?

需求场景推荐方案优点缺点
简单随机数Math.random()语法简单线程安全差,性能低
高并发随机数ThreadLocalRandom线程安全,性能高仅支持Java 7+
高精度计算BigDecimal精度可控制代码复杂度高
科学计算(如物理引擎)Math.sin/cos/tan 等内置优化,精度可靠需注意角度单位转换

四、可视化流程图:Math 类方法分类

 

五、实战对比:生成1~100随机整数

// 方案1:Math.random()
int r1 = (int)(Math.random() * 100) + 1;// 方案2:ThreadLocalRandom
int r2 = ThreadLocalRandom.current().nextInt(1, 101);// 性能对比:100万次调用耗时
// Math.random(): ~120ms 
// ThreadLocalRandom: ~80ms

六、专有名词说明表

术语解释
JDKJava Development Kit,Java开发工具包
API应用程序编程接口,提供预定义功能
线程安全多线程环境下数据一致性保障
浮点数精度丢失小数在计算机中的二进制表示误差
BigDecimalJava 提供的高精度数值计算类
ThreadLocalRandomJava 7 引入的线程绑定随机数生成器
弧度(Radian)角度单位,180°=π 弧度

七、总结

Math 类是 Java 开发的 瑞士军刀,从随机密码生成到游戏物理引擎计算,都离不开它。
选择建议: 

  • 简单场景用 Math.random() 和 Math.pow()
  • 高并发场景优先 ThreadLocalRandom
  • 金融/科学计算结合 BigDecimal

扩展思考:如果让你设计一个抽奖概率算法,会如何利用 Math 类实现?

 

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