在Java中，数值处理和数学运算是开发中常见的需求。Java提供了Number抽象类和Math工具类来满足这些需求。本文将详细介绍这两个类的核心功能、常用方法及实际应用场景，并通过丰富的代码示例帮助你掌握它们的使用。
一、Number 类详解
Number是Java中所有数值包装类的抽象父类（如Integer、Double、Float等），定义了将数值转换为基本类型和字符串的方法。
1. Number 类核心方法
方法 | 描述 |
| 返回数值的byte类型表示 |
| 返回数值的short类型表示 |
| 返回数值的int类型表示 |
| 返回数值的long类型表示 |
| 返回数值的float类型表示 |
| 返回数值的double类型表示 |
| 返回数值的字符串表示 |
2. 包装类示例
javapublic class NumberExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建包装类对象
Integer num1 = 100;
Double num2 = 3.14159;
// 类型转换
System.out.println("Integer转int: " + num1.intValue());
System.out.println("Double转float: " + num2.floatValue());
System.out.println("Integer转String: " + num1.toString());
// 自动装箱/拆箱（Java 5+特性）
Integer num3 = 200; // 自动装箱
int primitiveNum = num3; // 自动拆箱
System.out.println("自动拆箱结果: " + primitiveNum);
}
}3. 数值比较（使用包装类）
javapublic class NumberComparison {
public static void main(String[] args) {
Integer a = 127;
Integer b = 127;
Integer c = 128;
Integer d = 128;
// -128到127之间的Integer对象会被缓存（==比较为true）
System.out.println("127比较 (==): " + (a == b)); // true
System.out.println("128比较 (==): " + (c == d)); // false
// 正确比较方式：使用equals()或compareTo()
System.out.println("equals比较: " + c.equals(d)); // true
System.out.println("compareTo比较: " + c.compareTo(d)); // 0
}
}二、Math 类详解
Math类提供了用于执行基本数学运算的方法，如指数、对数、平方根和三角函数等。所有方法都是静态的，可以直接通过类名调用。
1. 基本数学运算
javapublic class BasicMathOperations {
public static void main(String[] args) {
double x = 10.5;
double y = 3.2;
// 绝对值
System.out.println("abs(-5.2): " + Math.abs(-5.2));
// 向上取整
System.out.println("ceil(10.1): " + Math.ceil(10.1)); // 11.0
// 向下取整
System.out.println("floor(10.9): " + Math.floor(10.9)); // 10.0
// 四舍五入
System.out.println("rint(10.5): " + Math.rint(10.5)); // 10.0
System.out.println("round(10.5): " + Math.round(10.5)); // 11 (返回long)
// 最大值/最小值
System.out.println("max(10.5, 3.2): " + Math.max(x, y));
System.out.println("min(10.5, 3.2): " + Math.min(x, y));
// 随机数 [0.0, 1.0)
System.out.println("random(): " + Math.random());
}
}2. 幂运算与对数
javapublic class PowerAndLog {
public static void main(String[] args) {
double base = 2.0;
double exponent = 3.0;
// 幂运算
System.out.println("2^3: " + Math.pow(base, exponent)); // 8.0
// 平方根
System.out.println("sqrt(16): " + Math.sqrt(16)); // 4.0
// 立方根（Java 9+）
System.out.println("cbrt(27): " + Math.cbrt(27)); // 3.0
// 对数运算
System.out.println("log(10): " + Math.log(10)); // 自然对数
System.out.println("log10(100): " + Math.log10(100)); // 常用对数
}
}3. 三角函数
javapublic class TrigonometryExample {
public static void main(String[] args) {
double angle = Math.PI / 4; // 45度（弧度制）
// 正弦
System.out.println("sin(π/4): " + Math.sin(angle)); // ≈0.707
// 余弦
System.out.println("cos(π/4): " + Math.cos(angle)); // ≈0.707
// 正切
System.out.println("tan(π/4): " + Math.tan(angle)); // ≈1.0
// 角度与弧度转换
System.out.println("30度转弧度: " + Math.toRadians(30));
System.out.println("π/2弧度转角度: " + Math.toDegrees(Math.PI/2));
}
}4. 严格数学运算（Java 9+）
Java 9引入了Math类的严格变体方法，确保计算结果符合IEEE 754-2008标准：
javapublic class StrictMathExample {
public static void main(String[] args) {
double x = 0.1;
double y = 0.2;
// 普通加法（可能有精度问题）
System.out.println("0.1 + 0.2: " + (x + y)); // 0.30000000000000004
// 使用BigDecimal进行精确计算（推荐方式）
java.math.BigDecimal bdX = new java.math.BigDecimal("0.1");
java.math.BigDecimal bdY = new java.math.BigDecimal("0.2");
System.out.println("精确加法: " + bdX.add(bdY)); // 0.3
}
}三、实际应用案例
1. 计算圆的面积和周长
javapublic class CircleCalculator {
public static void main(String[] args) {
double radius = 5.0;
// 面积 = πr²
double area = Math.PI * Math.pow(radius, 2);
// 周长 = 2πr
double circumference = 2 * Math.PI * radius;
System.out.printf("半径为%.2f的圆:\n", radius);
System.out.printf("面积: %.2f\n", area);
System.out.printf("周长: %.2f\n", circumference);
}
}2. 生成指定范围的随机数
javaimport java.util.Random;
public class RandomNumberGenerator {
public static void main(String[] args) {
int min = 10;
int max = 20;
// 方法1: 使用Math.random()
int random1 = (int)(Math.random() * (max - min + 1)) + min;
// 方法2: 使用Random类（更灵活）
Random random = new Random();
int random2 = random.nextInt(max - min + 1) + min;
System.out.println("随机数1: " + random1);
System.out.println("随机数2: " + random2);
}
}3. 二次方程求解
javapublic class QuadraticEquationSolver {
public static void main(String[] args) {
double a = 1.0;
double b = -5.0;
double c = 6.0;
// 计算判别式
double discriminant = Math.pow(b, 2) - 4 * a * c;
if (discriminant > 0) {
double root1 = (-b + Math.sqrt(discriminant)) / (2 * a);
double root2 = (-b - Math.sqrt(discriminant)) / (2 * a);
System.out.printf("方程有两个实数根: %.2f 和 %.2f\n", root1, root2);
} else if (discriminant == 0) {
double root = -b / (2 * a);
System.out.printf("方程有一个实数根: %.2f\n", root);
} else {
System.out.println("方程无实数根");
}
}
}4. 金融计算：复利计算
javapublic class CompoundInterestCalculator {
public static void main(String[] args) {
double principal = 10000; // 本金
double rate = 0.05; // 年利率
int years = 10; // 年数
int compoundFrequency = 12; // 每月复利
// 复利公式: A = P(1 + r/n)^(nt)
double amount = principal * Math.pow(
1 + (rate / compoundFrequency),
compoundFrequency * years
);
System.out.printf("本金 %.2f 元，%.0f年后本息合计: %.2f 元\n",
principal, years, amount);
}
}四、性能与精度注意事项
- 浮点数精度问题：
javadouble a = 0.1;
double b = 0.2;
System.out.println(a + b == 0.3); // false（实际为0.30000000000000004）解决方案：使用BigDecimal类进行精确计算
- 三角函数性能：
- 频繁调用三角函数可能影响性能
- 考虑预计算或使用查找表优化
- 随机数生成：
Math.random()内部使用Random类- 对于加密安全需求，使用
SecureRandom类
- 大数运算：
- 当数值超过
long范围时，使用BigInteger或BigDecimal
五、总结
- Number类：作为数值包装类的基类，提供类型转换方法
- Math类：提供丰富的数学运算方法，包括基本运算、三角函数、对数等
- 实际应用：几何计算、随机数生成、方程求解、金融计算等
- 精度处理：注意浮点数精度问题，必要时使用
BigDecimal
掌握这些类和方法的正确使用，可以显著提升你处理数值和数学运算的能力。在实际开发中，应根据具体需求选择合适的方法，并注意性能和精度问题。
