Java常用类——第二部分

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。

9.3 JDK8中新日期时间API

1. 新日期时间API出现的背景

JDK 1.0中包含了 一个java.util.Date类，但是它的大多数方法已经在JDK 1.1引入Calendar类之后被弃用了。而Calendar并不比Date好多少。它们面临的问题是：

  • 可变性：像日期和时间这样的类应该是不可变的。
  • 偏移性：Date中的年份是从1900开始的，而月份都从0开始。
  • 格式化：格式化只对Date有用，Calendar则不行。
  • 此外，它们也不是线程安全的；不能处理闰秒等。

第三次引入的API是成功的，并且Java 8中引入的java.time API 已经纠正了过去的缺陷。

Java 8 吸收了 Joda-Time 的精华，以一个新的开始为 Java 创建优秀的API。 新的 java.time 中包含了所有关于 本地日期（LocalDate）、本地时间 （LocalTime）、本地日期时间（LocalDateTime）、时区（ZonedDateTime）和持续时间（Duration） 的类。历史悠久的 Date 类新增了 toInstant() 方法，用于把 Date 转换成新的表示形式。这些新增的本地化时间日期 API 大大简化了日期时间和本地化的管理。

2. 新时间日期API
  • java.time – 包含值对象的基础包（常用）
  • java.time.chrono – 提供对不同的日历系统的访问
  • java.time.format – 格式化和解析时间和日期（常用）
  • java.time.temporal – 包括底层框架和扩展特性（偶尔用）
  • java.time.zone – 包含时区支持的类
3. LocalDate、LocalTime、LocalDateTime类

LocalDate、LocalTime、LocalDateTime 类是新API中较重要的几个类，它们的实例是不可变的对象，分别表示使用 ISO-8601日历系统（ISO-8601日历系统是国际标准化组织制定的现代公民的日期和时间的表示法，也就是公历。）的日期、时间、日期和时间。它们提供了简单的本地日期或时间，并不包含当前的时间信息，也不包含与时区相关的信息。

  • LocalDate代表IOS格式（yyyy-MM-dd）的日期，可以存储生日、纪念日等日期。
  • LocalTime表示一个时间，而不是日期。
  • LocalDateTime是用来表示日期和时间的，这是一个最常用的类之一。

说明

  • LocalDateTime相较于LocalDate、LocalTime，使用频率要高
  • 类似于Calendar

相关方法

方法描述
now() / * now(ZoneId zone)静态方法，根据当前时间创建对象 / 指定时区的对象
of()静态方法，根据指定日期 / 时间创建对象（没有偏移量）
getDayOfMonth() / getDayOfYear()获得月份天数(1-31) / 获得年份天数(1-366)
getDayOfWeek()获得星期几，返回一个 DayOfWeek 枚举值
getMonth()获得月份，返回一个 Month 枚举值
getMonthValue() / getYear()获得月份(1-12) / 获得年份
getHour() / getMinute() / getSecond()获得当前对象对应的小时、分钟、秒
withDayOfMonth() / withDayOfYear() / withMonth() / withYear()将月份天数、年份天数、月份、年份修改为指定的值并返回新的对象
plusDays() / plusWeeks() / plusMonths() / plusYears() / plusHours()向当前对象添加几天、几周、几个月、几年、几小时
minusMonths() / minusWeeks() / minusDays() / minusYears() / minusHours()从当前对象减去几月、几周、几天、几年、几小时
4. 瞬时：Instant类

Instant：时间线上的一个瞬时点；这可被用来记录应用程序中的事件时间戳，它类似于java.util.Date类

java.time包通过值类型Instant提供机器视图，不提供处理人类意义上的时间单位。 Instant表示时间线上的一点，而不需要任何上下文信息，例如，时区。 概念上讲，它只是简单的表示自1970年1月1日0时0分0秒（UTC）开始的秒数。 因为java.time包是基于纳秒计算的，所以Instant的精度可以达到纳秒级。

相关方法

方法描述
now()静态方法，返回默认UTC时区的Instant类的对象
ofEpochMilli(long epochMilli)静态方法，返回在1970-01-01 00:00:00基础上加上指定毫秒数之后的Instant类的对象
atOffset(ZoneOffset offset)结合即时的偏移来创建一个OffsetDateTime
toEpochMilli()返回1970-01-01 00:00:00到当前时间的毫秒数，即为时间戳（时间戳是指格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒(北京时间1970年01月01日08时00分00秒)起至现在的总秒数。）
5. 格式化与解析日期或时间

格式化与解析日期或时间使用java.time.format.DateTimeFormatter类，类似于SimpleDateFormat；该类提供了三种格式化方法：

  • 预定义的标准格式。如：ISO_LOCAL_DATE_TIME；ISO_LOCAL_DATE；ISO_LOCAL_TIME
  • 本地化相关的格式。如：ofLocalizedDateTime(FormatStyle.LONG)
    • FormatStyle.LONG / FormatStyle.MEDIUM / FormatStyle.SHORT：适用于LocalDateTime
    • FormatStyle.FULL / FormatStyle.LONG / FormatStyle.MEDIUM / FormatStyle.SHORT1：适用于LocalDate
  • 自定义的格式。如：ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")

相关方法

方法描述
ofPattern(String pattern)静态方法，返回一个指定字符串格式的DateTimeFormatter
format(TemporalAccessor t)格式化一个日期、时间，返回字符串
parse(CharSequence text)将指定格式的字符序列解析为一个日期、时间
6. 其它API
  • ZoneId：该类中包含了所有的时区信息，一个时区的ID，如 Europe/Paris
  • ZonedDateTime：一个在ISO-8601日历系统时区的日期时间，如 2007-12-03T10:15:30+01:00 Europe/Paris；其中每个时区都对应着ID，地区ID都为“{区域}/{城市}”的格式，例如：Asia/Shanghai等
  • Clock：使用时区提供对当前即时、日期和时间的访问的时钟。
  • 持续时间：Duration，用于计算两个“时间”间隔，以秒和纳秒为基准
  • 日期间隔：Period，用于计算两个“日期”间隔，以年、月、日衡量
  • TemporalAdjuster：时间校正器。有时需要获取例如：将日期调整到“下一个工作日”等操作。
  • TemporalAdjusters：该类通过静态方法 (firstDayOfXxx() / lastDayOfXxx() / nextXxx())提供了大量的常用 TemporalAdjuster的实现。
7. 新API与传统日期处理的转换
类To 遗留类From 遗留类
java.time.Instant与java.util.DateDate.from(instant)date.toInstant()
java.time.Instant与java.sql.TimestampTimestamp.from(instant)timestamp.toInstant()
java.time.ZonedDateTime与java.util.GregorianCalendarGregorianCalendar.from(zonedDateTime)cal.toZonedDateTime()
java.time.LocalDate与java.sql.TimeDate.valueOf(localDate)date.toLocalDate()
java.time.LocalTime与java.sql.TimeDate.valueOf(localDate)date.toLocalTime()
java.time.LocalDateTime与java.sql.TimestampTimestamp.valueOf(localDateTime)timestamp.toLocalDateTime()
java.time.ZoneId与java.util.TimeZoneTimezone.getTimeZone(id)timeZone.toZoneId()
java.time.format.DateTimeFormatter与java.text.DateFormatformatter.toFormat()无

9.4 Java比较器

在Java中经常会涉及到对象数组的排序问题，那么就涉及到对象之间的比较问题。

Java实现对象排序的方式有两种：

  • 自然排序：java.lang.Comparable
  • 定制排序：java.util.Comparator
1. 自然排序：java.lang.Comparable
  • Comparable接口强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序。
  • 实现 Comparable 的类必须实现 compareTo(Object obj) 方法，两个对象即通过 compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。如果当前对象this大于形参对象obj，则返回正整数，如果当前对象this小于形参对象obj，则返回负整数，如果当前对象this等于形参对象obj，则返回零。
  • 实现Comparable接口的对象列表（和数组）可以通过 Collections.sort 或 Arrays.sort进行自动排序。实现此接口的对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素，无需指定比较器。
  • 对于类 C 的每一个 e1 和 e2 来说，当且仅当 e1.compareTo(e2) == 0 与 e1.equals(e2) 具有相同的boolean值时，类 C 的自然排序才叫做与 equals 一致。建议最好使自然排序与 equals 一致（不是必需的）。

Comparable 的典型实现：(默认都是从小到大排列的)

  • String：按照字符串中字符的Unicode值进行比较
  • Character：按照字符的Unicode值来进行比较
  • 数值类型对应的包装类以及BigInteger、BigDecimal：按照它们对应的数值大小进行比较
  • Boolean：true 对应的包装类实例大于 false 对应的包装类实例
  • Date、Time等：后面的日期时间比前面的日期时间大

例子

class Goods implements Comparable {
    private String name;
    private double price;

    /**
     * 按照价格从低到高排序，如果价格相同，则按商品名排序
     *
     * @param o
     * @return
     */
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if (o instanceof Goods) {
            Goods g = (Goods) o;
            if (this.price > g.price) {
                return 1;
            } else if (this.price < g.price) {
                return -1;
            } else {
                return this.name.compareTo(g.name);
            }

        }
        throw new RuntimeException("不是商品类型");
    }

    public Goods(String name, double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Goods{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }
}

public class ComparableTest {
    public static void main(String[] args) {
        Goods[] goods = new Goods[6];
        goods[0] = new Goods("goods6", 100);
        goods[1] = new Goods("goods1", 200);
        goods[2] = new Goods("goods2", 500);
        goods[3] = new Goods("goods3", 50);
        goods[4] = new Goods("goods4", 100);
        goods[5] = new Goods("goods5", 300);

        System.out.println("排序前：");
        System.out.println(Arrays.toString(goods));

        Arrays.sort(goods);
        System.out.println("排序后：");
        System.out.println(Arrays.toString(goods));
    }
}
2. 定制排序：java.util.Comparator
  • 当元素的类型没有实现java.lang.Comparable接口而又不方便修改代码，或者实现了java.lang.Comparable接口的排序规则不适合当前的操作，那么可以考虑使用 Comparator 的对象来排序，强行对多个对象进行整体排序的比较。
  • 重写compare(Object o1,Object o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示 o1小于o2。
  • 可以将 Comparator 传递给 sort 方法（如 Collections.sort 或 Arrays.sort），从而允许在排序顺序上实现精确控制。
  • 还可以使用 Comparator 来控制某些数据结构（如有序 set或有序映射）的顺序，或者为那些没有自然顺序的对象 collection 提供排序。

例子

public class ComparatorTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] strings = new String[]{"A", "C", "B", "D", "E"};

        System.out.println("排序前：");
        System.out.println(Arrays.toString(strings));

        // 对strings进行降序排序
        Arrays.sort(strings, new Comparator() {

            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if (o1 instanceof String && o2 instanceof String) {
                    String s1 = (String) o1;
                    String s2 = (String) o2;
                    return -s1.compareTo(s2);
                }
                throw new RuntimeException("类型不对");
            }
        });
        System.out.println("排序后：");
        System.out.println(Arrays.toString(strings));
    }
}
3. Comparable和Comparator的比较

  • Comparable接口的方式一旦一定，保证Comparable接口实现类的对象在任何位置都可以比较大小。

  • Comparator接口属于临时性的比较。

9.5 System类

System类代表系统，系统级的很多属性和控制方法都放置在该类的内部。该类位于java.lang包。

由于该类的构造器是private的，所以无法创建该类的对象，也就是无法实例化该类。其内部的成员变量和成员方法都是static的，所以也可以很方便的进行调用。

1. 成员变量
  • System类内部包含in、out和err三个成员变量，分别代表标准输入流(键盘输入)，标准输出流(显示器)和标准错误输出流(显示器)。
2. 成员方法
  • native long currentTimeMillis()： 该方法的作用是返回当前的计算机时间，时间的表达格式为当前计算机时间和GMT时间(格林威治时间)1970年1月1号0时0分0秒所差的毫秒数。
  • void exit(int status)： 该方法的作用是退出程序。其中status的值为0代表正常退出，非零代表异常退出。使用该方法可以在图形界面编程中实现程序的退出功能等。
  • void gc()： 该方法的作用是请求系统进行垃圾回收。至于系统是否立刻回收，则取决于系统中垃圾回收算法的实现以及系统执行时的情况。
  • String getProperty(String key)： 该方法的作用是获得系统中属性名为key的属性对应的值。

系统中常见的属性名以及属性的作用

属性名属性说明
java.versionJava运行时环境版本
java.homeJava安装目录
os.name操作系统的名称
os.version操作系统的版本
user.name用户的账户名称
user.home用户的主目录
user.dir用户的当前工作目录

9.6 Math类

java.lang.Math提供了一系列静态方法用于科学计算。其方法的参数和返回值类型一般为double型。

方法说明
abs绝对值
acos,asin,atan,cos,sin,tan三角函数
sqrt平方根
pow(double a,doble b)a的b次幂
log自然对数
expe为底指数
max(double a,double b)返回两数的较大值
min(double a,double b)返回两数的较小值
random()返回0.0到1.0的随机数
long round(double a)double型数据a转换为long型（四舍五入）
toDegrees(double angrad)弧度—>角度
toRadians(double angdeg)角度—>弧度

9.7 BigInteger与BigDecimal

1. 引入背景

Integer类作为int的包装类，能存储的最大整型值为2 31-1，Long类也是有限的，最大为2 63-1。如果要表示再大的整数，不管是基本数据类型还是他们的包装类都无能为力，更不用说进行运算了；同样浮点型也存在精度不准等问题。

2. BigInteger类

java.math包的BigInteger可以表示不可变的任意精度的整数。BigInteger 提供所有 Java 的基本整数操作符的对应物，并提供 java.lang.Math 的所有相关方法。另外，BigInteger还提供以下运算：模算术、GCD 计算、质数测试、素数生成、位操作以及一些其他操作。

构造器

  • BigInteger(String val)：根据字符串构建BigInteger对象
  • ...

常用方法

方法说明
public BigInteger abs()返回此 BigInteger 的绝对值的 BigInteger
BigInteger add(BigInteger val)返回其值为 (this + val) 的 BigInteger
BigInteger subtract(BigInteger val)返回其值为 (this - val) 的 BigInteger
BigInteger multiply(BigInteger val)返回其值为 (this * val) 的 BigInteger
BigInteger divide(BigInteger val)返回其值为 (this / val) 的 BigInteger（整数相除只保留整数部分）
BigInteger remainder(BigInteger val)返回其值为 (this % val) 的 BigInteger
BigInteger[] divideAndRemainder(BigInteger val)返回包含 (this / val) 后跟 (this % val) 的两个 BigInteger 的数组
BigInteger pow(int exponent)返回其值为 (thisexponent) 的 BigInteger
3. BigDecimal

一般的Float类和Double类可以用来做科学计算或工程计算，但在商业计算中，要求数字精度比较高，故用到java.math.BigDecimal类。

BigDecimal类支持不可变的、任意精度的有符号十进制定点数。

构造器

  • public BigDecimal(double val)
  • public BigDecimal(String val)
  • ...

常用方法

  • public BigDecimal add(BigDecimal augend)
  • public BigDecimal subtract(BigDecimal subtrahend)
  • public BigDecimal multiply(BigDecimal multiplicand)
  • public BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, int roundingMode)
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