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Java 常用类 Math：从“如何生成随机密码”讲起

news 来源：原创 2025/6/15 7:16:17

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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
JDK	Java 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
BigDecimal	Java 提供的高精度数值计算类
ThreadLocalRandom	Java 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