Java.lang包详解：核心类使用方法与实战代码示例

java.lang 是 Java 语言的核心包，包含了许多基础类和接口，这些类在 Java 程序运行过程中起着至关重要的作用。该包会被 Java 编译器自动导入，无需显式使用 import 语句。

主要类和接口

1、Object 类

所有 Java 类的根类，提供基本方法：

1、equals()：对象相等性比较

2、hashCode()：返回对象的哈希码

3、toString()：返回对象的字符串表示

4、getClass()：获取对象的运行时类

public class ObjectExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person("Alice", 25);
        Person p2 = new Person("Alice", 25);
        
        System.out.println(p1.toString()); // 输出: Person{name='Alice', age=25}
        System.out.println(p1.equals(p2)); // 输出: true
        System.out.println(p1.getClass().getName()); // 输出: Person
    }
}

class Person {
    private String name;
    private int age;
    
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) return true;
        if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false;
        Person person = (Person) obj;
        return age == person.age && name.equals(person.name);
    }
    
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{name='" + name + "', age=" + age + "}";
    }
}

2. String 类

不可变字符序列，提供了丰富的字符串操作方法。

public class StringExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 字符串创建
        String str1 = "Hello";
        String str2 = new String("World");
        
        // 常用方法
        System.out.println("Length: " + str1.length()); // 5
        System.out.println("Uppercase: " + str1.toUpperCase()); // HELLO
        System.out.println("Substring: " + str1.substring(1, 4)); // ell
        System.out.println("Contains 'ell': " + str1.contains("ell")); // true
        System.out.println("Equals: " + str1.equals("hello")); // false
        System.out.println("Equals ignore case: " + str1.equalsIgnoreCase("hello")); // true
        
        // 字符串连接
        String result = str1.concat(" ").concat(str2);
        System.out.println("Concatenated: " + result); // Hello World
        
        // 字符串分割
        String csv = "Java,Python,JavaScript,C++";
        String[] languages = csv.split(",");
        for (String lang : languages) {
            System.out.println(lang);
        }
        
        // 字符串格式化
        String formatted = String.format("Name: %s, Age: %d", "John", 30);
        System.out.println(formatted);
    }
}

3. StringBuilder 和 StringBuffer

可变的字符序列，适用于频繁修改字符串的场景。

public class StringBuilderExample {
    public static void main(String[] args) {
        // StringBuilder (非线程安全，性能更好)
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("Hello");
        sb.append(" ");
        sb.append("World");
        sb.insert(5, ",");
        System.out.println(sb.toString()); // Hello, World
        
        // StringBuffer (线程安全)
        StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
        stringBuffer.append("Java");
        stringBuffer.append(" ");
        stringBuffer.append("Programming");
        System.out.println(stringBuffer.toString()); // Java Programming
        
        // 性能对比
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        StringBuilder performanceTest = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            performanceTest.append(i);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("StringBuilder time: " + (endTime - startTime) + "ms");
    }
}

4. 包装类

基本数据类型的对象表示。

public class WrapperClassExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 自动装箱和拆箱
        Integer integerObj = 100; // 自动装箱
        int primitiveInt = integerObj; // 自动拆箱
        
        // 常用方法
        System.out.println("Integer max value: " + Integer.MAX_VALUE);
        System.out.println("Integer min value: " + Integer.MIN_VALUE);
        
        // 字符串转换
        String numberStr = "123";
        int number = Integer.parseInt(numberStr);
        System.out.println("Parsed number: " + number);
        
        // 比较
        Integer a = 100;
        Integer b = 200;
        System.out.println("Compare: " + a.compareTo(b)); // -1 (a < b)
        
        // 其他包装类示例
        Double doubleObj = 3.14;
        Boolean booleanObj = true;
        Character charObj = 'A';
        
        System.out.println("Double value: " + doubleObj.doubleValue());
        System.out.println("Boolean value: " + booleanObj.booleanValue());
        System.out.println("Character: " + charObj.charValue());
    }
}

5. Math 类

提供数学运算的静态方法。

public class MathExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 基本运算
        System.out.println("Absolute: " + Math.abs(-10)); // 10
        System.out.println("Max: " + Math.max(5, 10)); // 10
        System.out.println("Min: " + Math.min(5, 10)); // 5
        System.out.println("Power: " + Math.pow(2, 3)); // 8.0
        
        // 三角函数
        System.out.println("Sin 90: " + Math.sin(Math.PI / 2)); // 1.0
        System.out.println("Cos 0: " + Math.cos(0)); // 1.0
        
        // 对数运算
        System.out.println("Log 10: " + Math.log10(100)); // 2.0
        System.out.println("Natural log: " + Math.log(Math.E)); // 1.0
        
        // 随机数
        System.out.println("Random: " + Math.random()); // 0.0 ~ 1.0 之间的随机数
        
        // 四舍五入
        System.out.println("Round: " + Math.round(3.6)); // 4
        System.out.println("Ceil: " + Math.ceil(3.2)); // 4.0
        System.out.println("Floor: " + Math.floor(3.8)); // 3.0
        
        // 平方根
        System.out.println("Square root: " + Math.sqrt(16)); // 4.0
    }
}

6. System 类

提供系统相关的功能。

public class SystemExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 标准输出
        System.out.println("This is standard output");
        System.err.println("This is error output");
        
        // 获取系统属性
        System.out.println("Java version: " + System.getProperty("java.version"));
        System.out.println("OS name: " + System.getProperty("os.name"));
        System.out.println("User home: " + System.getProperty("user.home"));
        
        // 获取当前时间
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        long nanoTime = System.nanoTime();
        
        // 执行垃圾回收
        System.gc();
        
        // 数组复制
        int[] source = {1, 2, 3, 4, 5};
        int[] destination = new int[5];
        System.arraycopy(source, 0, destination, 0, source.length);
        System.out.println("Copied array: " + Arrays.toString(destination));
        
        // 退出程序
        // System.exit(0); // 正常退出
    }
}

7. Throwable 类

所有错误和异常的基类。

public class ExceptionExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 可能抛出异常的代码
            int result = divide(10, 0);
            System.out.println("Result: " + result);
        } catch (ArithmeticException e) {
            // 异常处理
            System.out.println("Error: " + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 无论是否发生异常都会执行
            System.out.println("This is finally block");
        }
    }
    
    public static int divide(int a, int b) {
        if (b == 0) {
            throw new ArithmeticException("Division by zero");
        }
        return a / b;
    }
}

总结

java.lang 包包含了 Java 编程中最基础和重要的类：

1、Object：所有类的根类

2、String：不可变字符串处理

3、StringBuilder/StringBuffer：可变字符串处理

4、包装类：基本类型的对象表示

5、Math：数学运算工具

6、System：系统相关功能

7、Throwable：异常处理基础

这些类为 Java 程序提供了最基本的功能支持，是每个 Java 开发者必须熟练掌握的核心内容。

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主要类和接口

1、Object 类

2. String 类

3. StringBuilder 和 StringBuffer

4. 包装类

5. Math 类

6. System 类

7. Throwable 类

总结

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