Java常用类——第一部分

IT程
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本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。

9. Java常用类

9.1 字符串相关的类

1. String类

1.1 String的特性

  • String类：代表字符串。 使用一对""引起来表示，Java 程序中的所有字符串字面值（如 "abc" ）都作为此类的实例实现。

  • String声明为final的，不可被继承。

  • String实现了Serializable接口：表示字符串是支持序列化的。实现了Comparable接口：表示String可以比较大小

  • String内部定义了final char value[]用于存储字符串数据，即对象的字符内容是存储在一个字符数组value[]中的。

  • String是常量，是不可变的字符序列；它们的值在创建之后不能更改，简称：不可变性。

    体现：

    • 当对字符串重新赋值时，需要重写指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
    • 当对现有的字符串进行连接操作时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
    • 当调用String的replace()等方法修改指定字符或字符串时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。

  • 通过字面量的方式（区别于new）给一个字符串赋值，此时的字符串值声明在字符串常量池中。

  • 字符串常量池中是不会存储相同内容的字符串的。

  • 字符串常量存储在字符串常量池，目的是共享；字符串非常量对象存储在堆中。

  • 字符串的拼接

    String s1 = "abc";
String s2 = "123";
String s3 = "abc123";
String s4 = "abc" + "123";
String s5 = s1 + "123";
String s6 = "abc" + s2;
String s7 = s1 + s2;
String s8 = s6.intern(); // 返回值得到的s8使用的常量值中已经存在的“javaEEhadoop”

final String s9 = "abc"; // s8：常量
String s10 = s9 + "123";

System.out.println(s3 == s4);//true
System.out.println(s3 == s5);//false
System.out.println(s3 == s6);//false
System.out.println(s3 == s7);//false
System.out.println(s3 == s8);//true
System.out.println(s5 == s6);//false
System.out.println(s5 == s7);//false
System.out.println(s6 == s7);//false

System.out.println(s3 == s10);//true
    • 常量与常量的拼接结果在常量池，且常量池中不会存在相同内容的常量
    • 只要其中有一个是变量，结果就在堆中
    • 如果拼接的结果调用intern()方法，返回值就在常量池中

  • String类的声明部分源码

    public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];
    ...
}

1.2 String类的实例化方式和内存结构

实例化方式：

  • 通过字面量定义的方式
  • 通过new + 构造器的方式（在内存中创建了两个对象，一个是堆空间中new结构，另一个是char[]对应的常量池中的数据）

内存结构

字符串内存解析

首先，声明了s1="abc"，则在方法区的常量池中开辟一块连续的内存地址，存放字符数组，内容为"abc"（图中进行了简化，没有画出数组），并让s1指向它；而后，声明s2="abc"，但字符串常量池中已经存在，则让s2直接指向该地址；之后又修改s1的内容为"123"，则在常量池中重新开辟一块连续空间存放"123"，并让s1指向它；最后通过new的方式创建s3，则会在堆中开辟一块空间存放该对象的信息，并在常量池中开辟一块连续空间存放其值，由于这里的"abc"已经存在，因此直接让value指向abc。

对象中String类型的成员变量

在这里插入图片描述

1.3 String常用方法

  • int length()： 返回字符串的长度：return value.length

  • char charAt(int index)： 返回某索引处的字符：return value[index]

  • boolean isEmpty()： 判断是否是空字符串：return value.length == 0

  • String toLowerCase()： 使用默认语言环境，将 String 中的所有字符转换为小写

  • String toUpperCase()： 使用默认语言环境，将 String 中的所有字符转换为大写

  • String trim()： 返回字符串的副本，忽略前导空白和尾部空白

  • boolean equals(Object obj)： 比较字符串的内容是否相同

  • boolean equalsIgnoreCase(String anotherString)： 与equals方法类似，忽略大小写

  • String concat(String str)： 将指定字符串连接到此字符串的结尾。 等价于用“+”

  • int compareTo(String anotherString)： 比较两个字符串的大小

  • String substring(int beginIndex)： 返回一个新的字符串，它是此字符串的从beginIndex开始截取到最后的一个子字符串。

  • String substring(int beginIndex, int endIndex)： 返回一个新字符串，它是此字符串从beginIndex开始截取到endIndex(不包含)的一个子字符串。

  • boolean endsWith(String suffix)： 测试此字符串是否以指定的后缀结束

  • boolean startsWith(String prefix)： 测试此字符串是否以指定的前缀开始

  • boolean startsWith(String prefix, int toffset)： 测试此字符串从指定索引开始的子字符串是否以指定前缀开始

  • boolean contains(CharSequence s)： 当且仅当此字符串包含指定的 char 值序列时，返回 true

  • int indexOf(String str)： 返回指定子字符串在此字符串中第一次出现处的索引

  • int indexOf(String str, int fromIndex)： 返回指定子字符串在此字符串中第一次出现处的索引，从指定的索引开始

  • int lastIndexOf(String str)： 返回指定子字符串在此字符串中最右边出现处的索引

  • int lastIndexOf(String str, int fromIndex)： 返回指定子字符串在此字符串中最后一次出现处的索引，从指定的索引开始反向搜索

    注：indexOf和lastIndexOf方法如果未找到都是返回-1

  • String replace(char oldChar, char newChar)： 返回一个新的字符串，它是通过用 newChar 替换此字符串中出现的所有 oldChar 得到的。

  • String replace(CharSequence target, CharSequence replacement)： 使用指定的字面值替换序列替换此字符串所有匹配字面值目标序列的子字符串。

  • String replaceAll(String regex, String replacement)： 使用给定的 replacement 替换此字符串所有匹配给定的正则表达式的子字符串。

  • String replaceFirst(String regex, String replacement)： 使用给定的 replacement 替换此字符串匹配给定的正则表达式的第一个子字符串。

  • boolean matches(String regex)： 告知此字符串是否匹配给定的正则表达式。

  • String[] split(String regex)： 根据给定正则表达式的匹配拆分此字符串。

  • String[] split(String regex, int limit)： 根据匹配给定的正则表达式来拆分此字符串，最多不超过limit个，如果超过了，剩下的全部都放到最后一个元素中。**

1.4 String类与其他结构之间的转换

String与基本数据类型转换

  • 字符串 —> 基本数据类型、包装类：调用包装类的静态方法：parseXxx(str)
    • Integer包装类的public static int parseInt(String s)：可以将由“数字”字符组成的字符串转换为整型。
    • 类似地,使用java.lang包中的Byte、Short、Long、Float、Double类调相应的类方法可以将由 “数字”字符 组成的字符串，转化为相应的基本数据类型。
  • 基本数据类型、包装类 —> 字符串：调用String重载的valueOf(xxx)
    • 调用String类的public String valueOf(int n) 可将int型转换为字符串
    • 相应的valueOf(byte b)、valueOf(long l)、valueOf(float f)、valueOf(double d)、valueOf(boolean b)可由参数的相应类型到字符串的转换

String与字符数组转换

  • 字符数组 —> 字符串：调用String的构造器
    • String 类的构造器：String(char[]) 和 String(char[]，int offset，int length) 分别用字符数组中的全部字符和部分字符创建字符串对象。
  • 字符串 —> 字符数组：调用String的toCharArray()
    • public char[] toCharArray()：将字符串中的全部字符存放在一个字符数组中的方法。
    • public void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char[] dst, int dstBegin)：提供了将指定索引范围内的字符串存放到数组中的方法。

String与字节数组转换

  • 编码：字符串 —> 字节 (看得懂 —> 看不懂的二进制数据)

  • 解码：编码的逆过程，字节 —> 字符串 （看不懂的二进制数据 —> 看得懂）

  • 说明：解码时，要求解码使用的字符集必须与编码时使用的字符集一致，否则会出现乱码。

  • 字节数组 —> 字符串：解码，调用String的构造器

    • String(byte[])：通过使用平台的默认字符集解码指定的 byte 数组，构造一个新的 String。
    • String(byte[]，int offset，int length)：用指定的字节数组的一部分，即从数组起始位置offset开始取length个字节构造一个字符串对象。

  • 字符串 —> 字节数组：编码，调用String的getBytes()

    • public byte[] getBytes()：使用平台的默认字符集将此 String 编码为 byte 序列，并将结果存储到一个新的 byte 数组中。
    • public byte[] getBytes(String charsetName)：使用指定的字符集将此 String 编码到 byte 序列，并将结果存储到新的 byte 数组。
2. StringBuffer和StringBuilder

2.1 StringBuffer

特点

  • java.lang.StringBuffer代表可变的字符序列，JDK1.0中声明，可以对字符串内容进行增删，此时不会产生新的对象。

  • 很多方法与String相同。

  • 作为参数传递时，方法内部可以改变值。

  • StringBuffer声明部分的源码

    public final class StringBuffer
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence
{
    public StringBuffer() {
        super(16);
    }

    public StringBuffer(int capacity) {
        super(capacity);
    }

    public StringBuffer(String str) {
        super(str.length() + 16);
        append(str);
    }
    
    ...
}

  • StringBuffer的构造器

    • StringBuffer()：初始容量为16的字符串缓冲区
    • StringBuffer(int capacity)：构造指定容量的字符串缓冲区
    • StringBuffer(String str)：将内容初始化为指定字符串内容

  • StringBuffer的length()方法返回的是已经存储的长度

  • 如果要添加的数据底层数组放不下了，那就需要扩容底层的数组；默认情况下，扩容为原来容量的2倍 + 2，同时将原有数组中的元素复制到新的数组中；在开发中建议使用带容量的构造器。

StringBuffer类的常用方法

  • StringBuffer append(xxx)：提供了很多的append()方法，用于进行字符串拼接
  • StringBuffer delete(int start,int end)：删除指定位置的内容
  • StringBuffer replace(int start, int end, String str)：把[start,end)位置替换为str
  • StringBuffer insert(int offset, xxx)：在指定位置插入xxx
  • StringBuffer reverse()：把当前字符序列逆转
  • public int indexOf(String str)：同String
  • public String substring(int start,int end)：同String
  • public int length()：同String
  • public char charAt(int n )：同String
  • public void setCharAt(int n ,char ch)：将n位置的值修改为ch

2.2 StringBuilder

StringBuilder 和 StringBuffer 非常类似，均代表可变的字符序列，并且提供相关功能的方法也一样，它们都继承了AbstractStringBuilder类。

3. 其他说明

JVM中字符串常量池存放位置

JDK6.0：字符串常量池存储在方法区(永久区)

JDK7.0：字符串常量池存储在堆空间

JDK8.0：字符串常量池存储在方法区(元空间)

String、StringBuffer、StringBuilder的对比

  • String(JDK1.0)：不可变的字符序列；底层使用char[]存储
  • StringBuffer(JDK1.0)：可变的字符序列；线程安全的，效率低；底层使用char[]存储
  • StringBuilder(JDK 5.0)：可变的字符序列；jdk5.0新增的，线程不安全的，效率高；底层使用char[]存储
  • 作为参数传递，方法内部String不会改变其值，StringBuffer和StringBuilder会改变其值。
  • 效率：StringBuilder > StringBuffer > String

String、StringBuffer、StringBuilder的转换

  • String —> StringBuffer、StringBuilder：使用StringBuffer、StringBuilder的构造方法
  • StringBuffer、StringBuilder —> String：使用String的构造器或使用StringBuffer、StringBuilder的toString()方法

源码分析

String str = new String(); // char[] value = new char[0];
String str1 = new String("abc"); // char[] value = new char[]{'a','b','c'};

StringBuffer sb1 = new StringBuffer(); // char[] value = new char[16];底层创建了一个长度是16的数组。
sb1.append('a');//value[0] = 'a';
sb1.append('b');//value[1] = 'b';

StringBuffer sb2 = new StringBuffer("abc"); // char[] value = new char["abc".length() + 16];然后调用StringBuffer的append方法进行"abc"的添加

9.2 JDK8之前日期时间API

1. java.lang.System类

System类提供的public static long currentTimeMillis()用来返回当前时间与1970年1月1日0时0分0秒之间以毫秒为单位的时间差，称为时间戳；此方法适于计算时间差。

计算世界时间的主要标准：

  • UTC(Coordinated Universal Time)
  • GMT(Greenwich Mean Time)
  • CST(Central Standard Time)
2. java.util.Date类

表示特定的瞬间，精确到毫秒；其子类java.sql.Date，对应数据库中的data类型

构造器：

  • Date()：创建一个对应当前时间的Date对象
  • Date(long date)：创建指定毫秒数的Date对象

常用方法

  • getTime()：返回自 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 GMT 以来此 Date 对象表示的毫秒数（时间戳）。
  • toString()：把此 Date 对象转换为以下形式的 String：dow mon dd hh:mm:ss zzz yyyy；其中：dow 是一周中的某一天 (Sun, Mon, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat)，zzz是时间标准。
  • 其它方法（基本都过时了）。
3. java.text.SimpleDateFormat类

Date类的API不易于国际化，大部分被废弃了，java.text.SimpleDateFormat类是一个不与语言环境有关的方式来格式化和解析日期的具体类。

它允许进行格式化：日期 —> 文本；解析：文本 —> 日期

构造器

  • SimpleDateFormat()：默认的模式和语言环境创建对象
  • SimpleDateFormat(String pattern)：该构造方法可以用参数pattern指定的格式创建一个对象；常用格式：yyyy-MM-dd HH:mm:ss
  • ...

格式化：日期 —> 字符串

调用 format(Date date) 方法可以将Date对象格式化成指定的格式的字符串。

解析：格式化的逆过程，字符串 —> 日期

调用 parse(String source) 方法可以将字符串解析成Date对象，但要求字符串必须是符合SimpleDateFormat识别的格式(通过构造器参数体现)，否则会抛异常。

4. java.util.Calendar类（日历类）

Calendar是一个抽象基类，主用用于完成日期字段之间相互操作的功能；一个Calendar的实例是系统时间的抽象表示，通过get(int field)方法来取得想要的时间信息，例如：YEAR、MONTH、DAY_OF_WEEK、HOUR_OF_DAY 、MINUTE、SECOND等。

获取Calendar实例

  • 使用Calendar.getInstance()方法
  • 调用它的子类GregorianCalendar的构造器。

常用方法

  • public int get(int field)：获取给定日历字段的值
  • public void set(int field, int value)：设置给定日历字段的值
  • public void add(int field, int amount)：对给定日历字段的值进行增加（如果值为负数则为减）
  • public final Date getTime()：返回当前日历的时间，即将Calendar转为Date
  • public final void setTime(Date date)：使用给定的Date设置此日历的时间，即将即将Date转为Calendar

注意事项

  • 获取月份时：一月是0，二月是1，以此类推，12月是11
  • 获取星期时：周日是1，周二是2 ，以此类推，周六是7
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