Java基础>19 - System类、Runtime类、Math类、Random类

学习总结：
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一、System 类：

可获取系统属性。构造被私有，不能创建对象。
常用方法(static)：

1、arraycopy()：从源数组指定位置复制指定长度数组元素到目标数组指定位置进行替换
 int[] srcArr = {7,8,9,10};
 int[] destArr = {1,2,3,4};
 System.arraycopy(srcArr,0,destArr,0,2);
 System.out.println(Arrays.toString(destArr)); // [7, 8, 3, 4]
2、currentTimeMillis()：当前系统时间毫秒(当前时间与1970.1.1 00:00:00.000 的时间差)
 long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
3、exit(int status)：退出jvm
 System.exit(0); // 0:正常退出 非0：异常退出
4、gc()：建议JVM启动垃圾回收器。
5、getenv(String name)：获取环境变量。
6、getProperties()：获取系统所有属性。
  Properties properties = System.getProperties();
  properties.list(System.out); // 将属性列表输出到指定的输出流
  // java.home=E:\jdk\jdk1.8.0_92\jre
  // user.language=zh
  // java.version=1.8.0_92
7、getProperty(String name)：获取系统指定属性
  String property1 = System.getProperty("java.version");
  String property2 = System.getProperty("os.name");
  System.out.println(property1);  // 1.8.0_92
  System.out.println(property2);  // Windows 10

二、Runtime 类：

描述的是应用程序运行的环境，私有化构造，一个应用程序只有一个运行环境。

 Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
 // Java 虚拟机中的空闲内存量
 System.out.println(runtime.freeMemory());
 // JVM 视图使用的额最大内存量
 System.out.println(runtime.maxMemory());
 // JVM 中内存总量（小于 maxMemory）
 System.out.println(runtime.totalMemory());

 // 根据命令执行可执行文件
 runtime.exec("notepad Demo.java");
 runtime.exec("C://Program Files//Tencent//QQ//Bin//QQ.exe");

三、Math 类：

System.out.println(Math.PI);          // 3.141592653589793
System.out.println(Math.ceil(3.12));  // 4.0 向上取整
System.out.println(Math.floor(3.99)); // 3.0 向下取整
System.out.println(Math.round(3.59)); // 4   四舍五入
// 取值范围是[0.0,1.0)的左闭右开区间
System.out.println(Math.random());    // 0.9819159610828467
System.out.println(Math.abs(-3.9));   // 3.9  绝对值

四、Random类

Random类中实现的随机算法是伪随机，也就是有规则的随机。在进行随机时，随机算法的起源数字称为种子数(seed)，在种子数的基础上进行一定的变换，从而产生需要的随机数字。

注意： Math.Random()函数能够返回带正号的double值，区间：[0.0,1.0)。

伪随机： 通过算法产生的随机数。
构造：
1、Random()：无参构造，不设置种子，使用内部默认的种子。
2、Random(long seed)：设置种子，创建新的随机数生成器。
注意：创建一个Random对象的时候可以给定任意一个合法的种子数，种子数只是随机算法的起源数字，和生成的随机数的区间没有任何关系。

// 随机数生成器1
Random ran1 = new Random(100);
System.out.println("种子:100,Random随机数生成器1生成[0,100)内随机整数序列1: ");
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    System.out.print(ran1.nextInt(100) + " ");
}
System.out.println();

// 随机数生成器2
Random ran2 = new Random(100);
System.out.println("种子:100,Random随机数生成器2生成[0,100)内随机整数序列2: ");
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    System.out.print(ran2.nextInt(100) + " ");
}

// 随机数生成器3
Random ran3 = new Random();
System.out.println();
System.out.println("使用默认种子，Random随机数生成器3生成[0,100)内随机整数序列3");
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    System.out.print(ran3.nextInt(100)+" ");
}
// 结果：
种子:100,Random随机数生成器1生成[0,10)内随机整数序列1: 
15 50 74 88 91 66 36 88 23 13 
种子:100,Random随机数生成器2生成[0,10)内随机整数序列2: 
15 50 74 88 91 66 36 88 23 13 
使用默认种子，Random随机数生成器3生成[0,10)内随机整数序列3
65 45 14 33 98 70 57 19 85 10 

结论：
1、种子相同的Random对象，生成的随机数序列是一样的。

常用方法(参考：https://www.cnblogs.com/weink1215/p/4433790.html)

a、public boolean nextBoolean()：是生成一个随机的boolean值，生成true和false的值几率相等，也就是都是50%的几率。

b、public double nextDouble()：是生成一个随机的double值，数值介于[0,1.0)之间。

c、public int nextInt()：是生成在-2^31到2^31-1之间int值。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，具体可以参看下面的使用示例中的代码。

d、public int nextInt(int n)：是生成一个介于[0,n)的区间int值，包含0而不包含n。如果想生成指定区间int值，也需要进行一定的数学变换，具体参看下面的使用示例中的代码。

e、public void setSeed(long seed)：是重新设置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。

f、 public float nextFloat(int n)：返回下一个伪随机数，它是取自此随机数生成器序列的、在 0.0 和 1.0 之间均匀分布的  float 值。

g、 public long nextLong():返回下一个伪随机数，它是取自此随机数生成器序列的均匀分布的 long 值。

h、public double nextGaussian():返回下一个伪随机数，它是取自此随机数生成器序列的、呈高斯（“正态”）分布的 double 值，其平均值是 0.0，标准差是 1.0。

Random类使用示例
使用Random类，一般是生成指定区间的随机数字，下面就一一介绍如何生成对应区间的随机数字。以下生成随机数的代码均使用以下Random对象r进行生成：

Random r = new Random();

a、生成[0,1.0)区间的小数:
  double d1 = r.nextDouble();//直接使用nextDouble方法获得。

b、生成[0,5.0)区间的小数:
      double d2 = r.nextDouble() * 5;//因为扩大5倍即是要求的区间。同理，生成[0,d)区间的随机小数，d为任意正的小数，则只需要将nextDouble方法的返回值乘以d即可。

c、生成[1,2.5)区间的小数:
     double d3 = r.nextDouble() * 1.5 + 1;//生成[1,2.5)区间的随机小数，则只需要首先生成[0,1.5)区间的随机数字，然后将生成的随机数区间加1即可。

同理，生成任意非从0开始的小数区间[d1,d2)范围的随机数字(其中d1不等于0)，则只需要首先生成[0,d2-d1)区间的随机数字，然后将生成的随机数字区间加上d1即可。

d、生成任意整数(-2^31到2^31-1之间)
      int n1 = r.nextInt();//直接使用nextInt方法即可。

e、生成[0,10)区间的整数
      int n2 = r.nextInt(10);
      n2 = Math.abs(r.nextInt() % 10);

以上两行代码均可生成[0,10)区间的整数。
第一种实现使用Random类中的nextInt(int n)方法直接实现。
第二种实现中，首先调用nextInt()方法生成一个任意的int数字，该数字和10取余以后生成的数字区间为(-10,10)，然后再对该区间求绝对值，则得到的区间就是[0,10)了。

同理，生成任意[0,n)区间的随机整数，都可以使用如下代码：
int n2 = r.nextInt(n);
n2 = Math.abs(r.nextInt() % n);

f、生成[0,10]区间的整数
int n3 = r.nextInt(11);
n3 = Math.abs(r.nextInt() % 11);
相对于整数区间，[0,10]区间和[0,11)区间等价，所以即生成[0,11)区间的整数。

g、生成[-3,15)区间的整数
int n4 = r.nextInt(18) - 3;
n4 = Math.abs(r.nextInt() % 18) - 3;

生成非从0开始区间的随机整数，可以参看上面非从0开始的小数区间实现原理的说明。