本系列為：從零開始學Java，為千鋒資深Java教學老師獨家創作
緻力于為大家講解清晰Java學習相關知識點，含有豐富的代碼案例及講解。如果感覺對大家有幫助的話，可以【關注】持續追更~
文末有本文重點總結！關于技術類問題，也歡迎大家和我們溝通交流！
前言
我們在解決實際問題時，除了經常需要對數字、日期、時間進行操作之外，有時候還需要對系統進行設定，另外還需要生成一些随機數字。
那麼我們又該如何實作這些需求呢？接下來我們會帶着大家來學習一下Java中的另幾個常用類，包括System、Random、SecureRandom等。
全文大約 【4000】字， 不說廢話，隻講可以讓你學到技術、明白原理的純幹貨！本文帶有豐富的案例及配圖，讓你更好地了解和運用文中的技術概念，并可以給你帶來具有足夠啟迪的思考...
一. System類
1. 簡介
System類位于java.lang包中，代表着目前Java程式的運作平台，系統級的很多屬性和控制方法都放在該類中。
由于該類的構造方法是private的，是以我們無法直接通過new的方式來建立該類的對象。System類提供了一些靜态變量和靜态方法，允許我們直接通過System類來調用這些類變量和類方法。在System類中，雖然有挺多的靜态變量和方法，但對我們來說，隻需記住一些常用的即可。
1.1 常用靜态變量
System類中常用的靜态變量有如下幾個：
● PrintStream out：标準輸出流；
● InputStream in：标準輸入流；
● PrintStream err：标準錯誤輸出流；
1.2 常用靜态方法
System類中常用的靜态方法有如下幾個：
● currentTimeMillis()：傳回目前的計算機時間；
● exit()：終止目前正在運作的 Java 虛拟機；
● gc()：請求系統進行垃圾回收，完成記憶體中的垃圾清除；
● getProperty()：獲得系統中屬性名為 key 的屬性對應的值；
● arraycopy()：進行數組複制，即從指定源數組中複制一個數組。
接下來我們就把
以上這些靜态變量和靜态方法的基本使用，給大家簡要介紹一下。
2. 靜态變量的使用
首先我們來看看System類中幾個常用靜态變量該如何使用。
2.1 out
out靜态變量屬于PrintStream類型，是System類中的标準輸出流，用于接收要輸出的資料。out中的資料内容通常會輸出到顯示器，或使用者指定的某個輸出目标。其實對我們來說，out并不陌生，可以說在我們之前的案例中經常使用，尤其是out中的print方法，最近我們一直在使用。但我們要搞清楚，print屬于PrintStream流的方法，并不是 System類的方法。
//輸出字元串不換行
System.out.print("Hello World");
//輸出字元串并換行
System.out.println("Hello World"); 2.2 in
in靜态變量屬于InputStream類型，是System類中的标準輸入流，用于接收輸入的資料。in通常是對應着鍵盤的輸入，或是使用者指定的另一個輸入源。我們在之前的案例中，也簡單使用過in常量，但它沒有out用的那麼頻繁。
import java.io.IOException;
import java.util.Scanner;
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//in的用法
//用法1：配合Scanner,作為它的參數
System.out.println("請輸入内容:");
Scanner scanner=new Scanner(System.in);
String content = scanner.next();
System.out.println("content="+content);
//用法2：挨個讀取輸入的每個字元
System.out.println("請輸入内容,按Enter鍵結束輸入:");
int c;
try {
//讀取輸入的每個字元
c = System.in.read();
// 判斷輸入的字元是不是Enter鍵
while(c != '\r') {
//輸出字元
System.out.print((char) c);
c = System.in.read();
}
} catch(IOException e) {
//捕獲異常，我們以後會給大家專門講解異常類
System.out.println(e.toString());
}
}
} 上面的這個案例，System.in.read()語句可以讀入一個字元，read()方法是InputStream類擁有的方法。變量c必須用 int 類型，而不能用char類型，否則可能會丢失精度而導緻編譯失敗。另外上面的程式，如果輸入的是漢字将不能正常輸出。如果我們想正常輸出漢字，需要把 System.in聲明為 InputStreamReader類型的執行個體。比如
InputStreamReader in=new InputStreamReader(System.in,"GB2312")，此時就可以讀入完整的Unicode碼，才能顯示正常的漢字。
2.3 err
err靜态變量屬于PrintStream類型，是System類中的标準錯誤輸出流，用于接收要輸出的資料。err中的資料内容通常會輸出到顯示器，或使用者指定的某個輸出目标。其用法與System.out一樣，隻是不需要我們提供參數就可以輸出錯誤資訊，也可以用來輸出使用者指定的其他資訊，包括一些變量的值。
//err的用法
System.err.println();
//輸出指定的内容
System.err.println("錯誤資訊"); 以上這幾個靜态變量都很簡單，大家記住其用法即可。
3. 靜态方法的使用
接下來再跟大家說說System類中的幾個常用靜态方法的用法。
3.1 currentTimeMillis()方法
currentTimeMillis()方法用于傳回目前計算機的時間戳，時間格式是目前計算機的時間與GMT時間(格林尼治時間)，自1970年 1月 1日 0時 0分 0秒以來所經曆的毫秒數，我們一般用它來測試程式的執行時間。通過調用currentTimeMillis()方法，我們可以獲得一個長整型的數字，該數字是以內插補點表達的目前時間。其實currentTimeMillis()方法我們在之前的文章中已經詳細講解過，這裡就不再細說了。
long time = System.currentTimeMillis(); 3.2 exit()方法
exit()方法用于終止目前正在運作的Java虛拟機，也就是可以用于退出程式。該方法需要一個整型的status參數，0表示正常退出，非零表示異常退出。我們使用該方法，可以在圖形界面程式設計中實作程式的退出功能。該方法的用法如下：
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//exit的用法
try {
//睡眠5秒
Thread.sleep(5000);
//5秒後正常退出程式
System.exit(0);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} 3.3 gc()方法
gc()方法用于請求對系統主動進行垃圾回收，完成記憶體中的垃圾清除。但系統是否會立刻回收這些垃圾，卻取決于系統中垃圾回收算法的具體實作，以及系統執行時的具體情況。一般我們在開發時不會主動調用該方法，有時候調用了也未必有效果。
//主動進行垃圾回收
System.gc(); 3.4 getProperty()方法
getProperty()方法可以根據指定的key，獲得系統中對應的某些屬性值，系統中常見的屬性名及其屬性如下表所示：
public class Demo03 {
public static void main(String[] args) {
//getProperty的用法
//擷取java版本
String version = System.getProperty("java.version");
System.out.println("Java版本:"+version);
//擷取java安裝目錄
String home = System.getProperty("java.home");
System.out.println("Java目錄:"+home);
//系統名稱
String name = System.getProperty("os.name");
System.out.println("作業系統名稱:"+name);
//使用者名稱
String user = System.getProperty("user.name");
System.out.println("目前使用者名稱:"+user);
}
} 3.5 arraycopy()
arraycopy()方法用于數組複制，可以從指定的源數組中複制出一個數組，複制會從指定的位置開始，到目标數組的指定位置結束。arraycopy()方法一般有5個參數，其中，src表示源數組，srcPos表示從源數組中複制的起始位置，dest表示目标數組，destPos表示要複制到的目标數組的起始位置，length表示複制的個數。
public class Demo04 {
public static void main(String[] args) {
//arraycopy的用法
//源數組
char[] srcArray = {'A','B','C','D'};
//目标數組
char[] destArray = {'1','2','3','4','5'};
//進行數組複制
System.arraycopy(srcArray,1,destArray,1,2);
System.out.println("周遊源數組:");
for(int i = 0;i < srcArray.length;i++) {
System.out.println("源數組中的每個元素:"+srcArray[i]);
}
System.out.println("周遊目标數組:");
for(int j = 0;j < destArray.length;j++) {
System.out.println("新數組中的每個元素:"+destArray[j]);
}
}
} 二. Random随機類
1. 簡介
我們在開發時，除了操作一些固定的數字之外，有時候還要操作一些不确定的随機數。Java中給我們提供了兩種生成指定範圍内随機數的方法：
● 使用Random類：僞随機數類，用來建立僞随機數。所謂僞随機數，就是指我們隻要給定一個初始的種子，産生的随機數序列是完全一樣的；
● 調用Math類的random()方法：Math.random()内部其實是在調用Random類，它也是僞随機數，但我們無法指定種子。
Random類為我們提供了比較豐富的随機數生成方法，比如nextInt()、nextLong()、nextFloat()、nextDouble()等方法。這些方法可以産生boolean、int、long、float、byte數組以及double類型的随機數，這是它比random()方法更好的地方，random()方法隻能産生0~1之間的double類型随機數。
而且Random類提供的所有方法，生成的随機數字都是均勻分布的，也就是說區間内部的數字生成的機率是均等的。Random類位于java.util包中，該類有如下兩個常用的構造方法：
● Random()：預設利用目前系統的時間戳作為種子數，使用該種子數構造出Random對象。
● Random(long seed)：使用單個的long類型參數，建立一個新的随機數生成器。
2. 常用API方法
在Random類中，有如下一些常用的API方法供我們操作随機數：
3. 基本用法
接下來我們通過一個案例，來給大家講解一下上述方法該如何使用。
import java.util.Random;
public class Demo07 {
public static void main(String[] args) {
// 随機類生成随機數
Random r = new Random();
// 生成[0,1.0]區間的小數
double d1 = r.nextDouble();
System.out.println("d1="+d1);
// 生成[0,10.0]區間的小數
double d2 = r.nextDouble() * 10;
System.out.println("d2="+d2);
// 生成[0,10]區間的整數
int i1 = r.nextInt(10);
System.out.println("i1="+i1);
// 生成[0,25)區間的整數
int i2 = r.nextInt(30) - 5;
System.out.println("i2="+i2);
// 生成一個随機長整型值
long l1 = r.nextLong();
System.out.println("l1="+l1);
// 生成一個随機布爾型值
boolean b1 = r.nextBoolean();
System.out.println("b1="+b1);
// 生成一個随機浮點型值
float f1 = r.nextFloat();
System.out.println("f1="+f1);
}
} 但是我們從上面的案例中，會發現每次生成的随機數可能都是不同的，并沒有展現出僞随機數的特性，這是為什麼呢？其實這是因為我們建立Random執行個體時，如果沒有給定種子，預設是使用系統的目前時間戳作為種子。是以每次運作時，種子都不同，是以得到的僞随機數序列就不同。如果我們在建立Random執行個體時指定一個固定的種子，就會得到完全确定的随機數序列。
三. SecureRandom類
1. 簡介
之前給大家說過，Random是一種僞随機數類。這時候就有小夥伴問了，那有沒有真随機數類呢？
當然是有的！
SecureRandom就是一種真随機數！
從原理來看，SecureRandom内部使用了RNG (Random Number Generator，随機數生成)算法，來生成一個不可預測的安全随機數。但在JDK的底層，實際上SecureRandom也有多種不同的具體實作。有的是使用安全随機種子加上僞随機數算法來生成安全的随機數，有的是使用真正的随機數生成器來生成随機數。實際使用時，我們可以優先擷取高強度的安全随機數生成器；如果沒有提供，再使用普通等級的安全随機數生成器。但不管哪種情況，我們都無法指定種子。
因為這個種子是通過CPU的熱噪聲、讀寫磁盤的位元組、網絡流量等各種随機事件産生的“熵”，是以這個種子理論上是不可能會重複的。這也就保證了SecureRandom的安全性，是以最終生成的随機數就是安全的真随機數。
尤其是在密碼學中，安全的随機數非常重要。如果我們使用不安全的僞随機數，所有加密體系都将被攻破。是以，為了保證系統的安全，我們盡量使用SecureRandom來産生安全的随機數。
2. 基本使用
SecureRandom 給我們提供了 nextBoolean()、nextBytes()、nextDouble()、nextFloat()、nextInt() 等随機數生成方法，如下圖所示：
接下來我們就通過一個案例，來看看到底該如何生成一個安全的随機數。
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.util.Arrays;
public class Demo05 {
public static void main(String[] args) {
//SecureRandom真随機數的用法
SecureRandom sr = null;
try {
//擷取高強度安全随機數生成器執行個體對象
sr = SecureRandom.getInstanceStrong();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
//處理異常，擷取普通的安全随機數生成器
sr = new SecureRandom();
}
//生成16個随機數
byte[] buffer = new byte[16];
//用安全随機數填充buffer
sr.nextBytes(buffer);
System.out.println("随機數="+Arrays.toString(buffer));
//生成100以内的随機整數
int nextInt = sr.nextInt(100);
System.out.println("随機數="+nextInt);
}
} 四. 結語
至此，就把與系統類、僞随機數、真随機數等相關的類給大家介紹完了，這樣我們就把開發時的一些常見類介紹完畢了。今天的重點内容是：
● System：代表着目前Java程式的運作平台，系統級的很多屬性和控制方法都放在該類中；
● Random：生成僞随機數；
● SecureRandom：生成安全的真随機數。
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