Java 常用类

H2024年12月11日大约 12 分钟

1. String、StringBuffer、StringBuilder

（一）java.lang.String 类

特点
String 的不可变性
体现：
①给现有的字符串添加一个新的字符串，不能在原有的字符串后面添加，而必须声明一个新的内存空间，存放新的字符串；
②给现有的字符串重新赋值，不能在原有的常量池对应的字符串的位置赋值，必须重新声明一个新的内存空间，存放新的字符串；
③现有的字符串调用 replace() 方法，仍然声明一个新的内存空间，存放修改以后的字符串。
内存的存储结构
String 声明的变量，我们称为字符串，本质上数据存放在字符串常量池中，字符串常量池存放在方法区中。
jdk 6：方法区（具体的实现就是永久代--->堆：新生代、老年代、永久代）；
jdk 7：方法区取消，统一归入堆；
jdk 8：元空间取代原的方法区
String 的实例化方式
方式一：通过字面量定义的方式；
方式二：通过new + 构造器的方式。
二者区别：
①字面量的方式：地址值对应的数据声明在方法区中的字符串常量池；
②new + 构造器的方式：地址值对应的数据声明在堆空间中（堆空间中对应的 String 对象里存的是对应声明在字符串常量池中的字符串（若有，则不用创建；若无，就创建）的地址值）。
```
// 方式一：通过字面量的方式
String s1 = "hello";
String s2 = "hello";
		
// 方式二：通过new + 构造器的方式
String s3 = new String("hello");
String s4 = new String("hello");
		
System.out.println(s1 == s2);// true
System.out.println(s1 == s3);// false
System.out.println(s3 == s4);// false
```

【面试题】String s = new String(“abc”); 这种方式创建对象，在内存中创建了几个对象？

一个或两个。一个是堆空间中 new 出的结构，另一个是char[]对应的字符串常量池的："abc"（若有，则不用创建；若无，就创建）。

连接运算

// String的连接运算
@Test
public void test3() {
	String s1 = "hello";
	String s2 = "world";
	
	String s3 = "helloworld";
	String s4 = "hello" + "world";
	
	String s5 = "hello" + s2;
	String s6 = s1 + "world";
	String s7 = s1 + s2;
	
	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(s5 == s6); // false
	System.out.println(s5 == s7); // false
	System.out.println(s6 == s7); // false
	// 此时的 s8 就使用已存在的 s3 对应 "helloworld"
	String s8 = (s1 + s2).intern();
	System.out.println(s3 == s8); // true
	
	System.out.println();
	
	String ss1 = "horld";
	String ss2 = "world";
	String ss3 = ss2.replace('w', 'h');
	System.out.println(ss1 == ss3); // false
}

总结：①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； ②只要其中一个是变量，结果就在堆中。

常用方法
①compareTo()：比较字符串的大小，从第一个字母开始比较，返回 (a - b) 的 int 值（a.compareTo(b)）；
②equals()：比较两个字符串的内容是否相等；
③indexOf()：返回指定字符在字符串中出现的第一个位置脚标；
④length()：返回字符串的长度；
⑤charAt(int index)：返回指定脚标位置上的字符；
⑥lastIndexOf()：返回指定字符在字符串中出现的最后一个位置脚标；
⑦split()：按某个字符串对当前字符串进行分离得到一个String[]；
⑧subString()：截取字符串;
⑨trim()：去除字符串的前后空格。
与基本数据类型、包装类之间的转换

（1）基本数据类型、包装类 ---> String：

①+"" ②String.valueOf();

（2）String ---> 基本数据类型、包装类：

调用包装类的parseXxx(String s)。

与字节数组 byte[] 之间的转换
（1）String ---> byte[]：
调用 String 的 getBytes();
（2）byte[] ---> String：
调用 String 的构造器：String s = new String(buffer);
与字符数组 char[] 之间的转换
（1）String ---> char[]：
调用 String 的 toCharArray()；
（2）char[] ---> String：
调用 String 的构造器：String s = new String(cbuf);

（二）StringBuffer 类与 StringBuilder 类

常用方法

①增：append(Xxx xxx)；

②删：delete(int startIndex,int endIndex)；

③改：setCharAt(int index,char ch) / replace(int startIndex,int endIndex,String str)；

④查：charAt(int index)；

⑤插：insert(int index，String str)；

⑥长度：length()；

⑦遍历：for + charAt() / toString()。

对比

String、StringBuffer、StringBuilder 三者的异同？

同：表示字符串相关的类；

异：String：不可变的字符串序列，底层使用 char[] 存储；

StringBuffer：可变的字符串序列，线程安全的，效率低，底层使用 char[] 存储；

StringBuilder：可变的字符串序列，线程不安全的，效率高（jdk 5），底层使用 char[] 存储。

String: 类似看成数组
StringBuffer: 类似看成 Vector
StringBuilder:类似看成 ArrayList
String s1 = new String(); // new char[0];
String s2 = new String("abc"); // new char[]{'a','b','c'};
StringBuffer sb1 = new StringBuffer(); // new char[16]; 空参构造器的默认底层数组的长度为16。
sysout(sb1.length()); // 0
StringBuffer sb2 = new StringBuffer("abc"); // new char["abc".length() + 16]; char[0] = 'a',...String 作为形参的构造器，底层会创建一个 str.length() + 16 为长度的数组。
s2 += "def"; // 不可变性：创建一个新的字符串
sb2.append("def"); // char[3] = 'd',char[4] = 'e';char[5] = 'f';
...
// 如果底层数组存储新数据的空间不够，需要扩容：默认扩容为原来的数组长度的2倍+2.
// StringBuilder 类似于上述的 StringBuffer,只是 StringBuffer 在方法的声明上，使用了 synchronized

【算法题】考查：①数组；②字符串。

（1）"aaaabbbccccedaaabbfffeee"--->a7b5c4...

---->a4b34e1d1a3b2f3e3

---->返回当前字符串中首次出现一个的字符

（2）模拟一个 trim 方法，去除字符串两端的空格。

（3）将一个字符串进行反转。将字符串中指定部分进行反转。比如“abcdefg”反转为”abfedcg”

（4）获取一个字符串在另一个字符串中出现的次数。

比如：获取 "ab" 在 "abkkcadkabkebfkabkskab" 中出现的次数

（5）获取两个字符串中最大相同子串。比如：

str1 = "abcwerthelloyuiodef“;str2 = "cvhellobnm"

提示：将短的那个串进行长度依次递减的子串与较长的串比较。

（6）对字符串中字符进行自然顺序排序。

提示：

1）字符串变成字符数组。

2）对数组排序，选择，冒泡，Arrays.sort();

3）将排序后的数组变成字符串。

2. jdk8 之前的时间日期 API

获取系统当前时间
调用 System 类的静态方法：currentTimeMillis();（毫秒数）

Date 类

（1）java.util.Date

①如何实例化？两个构造器：Date() / Date(long millis)；

②两个方法的调用：toString()：显示当前日期对应的年月日时分秒的信息；

getTime()：获取指定日期对应的毫秒数；

（2）java.sql.Date：

作为 util 下 Date类的子类，与数据库交互时，和数据表中的 Date 类型对应。

①一个构造器：Date(long millis)；

②两个方法的调用：toString() / getTime()。

@Test
public void test1() {
	// 1.如何实例化 java.util.Date
	Date date1 = new Date(); // 代表着系统当前时间
	System.out.println(date1);
		
	Date date2 = new Date(545254352345L); // 代表着指定毫秒数对应的时间
	System.out.println(date2);
		
	// 2.toString()：显示当前日期对应的年月日时分秒的信息
	// getTime()：获取指定日期对应的毫秒数
    System.out.println(date1.toString()); // Wed Aug 11 13:52:58 CST 2021
	System.out.println(date1.getTime());
	System.out.println(date2.toString()); // Mon Apr 13 04:32:32 CDT 1987
	System.out.println(date2.getTime());
}

@Test
public void test2() {
	// 1.如何实例化 java.sql.Date
	java.sql.Date date1 = new java.sql.Date(5234523453245L);

	// 2.常用方法：toString() / getTime()
	System.out.println(date1);
	System.out.println(date1.getTime());
}

java.text.SimpleDateFormat：用于 Date 的格式化和解析

（1）格式化（format）：日期 ---> 字符串、文本；

（2）解析（parse）：字符串、文本 ---> 日期。

// SimpleDateFormat 类的使用
// 1.格式化：日期 ---> 字符串、文本
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
String format = sdf.format(new Date(System.currentTimeMillis()));// 2020-04-17 11:02:48
System.out.println(format);
// 2.解析：字符串、文本 ---> 日期
String time = "2020-04-17 11:02:48";
Date parse = sdf.parse(time);
System.out.println(parse);// Fri Apr 17 11:02:48 CST 2020
// 练习：将字符串“1998-04-22”转换为 java.sql.Date 类的对象
String str = "1998-04-22";
SimpleDateFormat sdf1 = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
Date date2 = sdf1.parse(str);
System.out.println("date2: " + date2);
java.sql.Date date3 = new java.sql.Date(date2.getTime());
System.out.println("date3: " + date3);

Calendar 类：日历

// Calendar类的使用
Calendar calendar = Calendar.getInstance(); // 对应当前的时间
// 常用操作
// get()
System.out.println(calendar.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
System.out.println(calendar.get(Calendar.DAY_OF_WEEK));
System.out.println(calendar.get(Calendar.DAY_OF_YEAR));
// set()
calendar.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 18);
System.out.println(calendar.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
// add()
calendar.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, -2); 	
System.out.println(calendar.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
// 与 Date 之间的转换
Date time2 = calendar.getTime();
calendar.setTime(time2);
System.out.println(time2);

3. jdk8 中新时间日期 API

时间日期 API 的迭代
第一代：Date 类；
第二代：使用 Calendar 替换 Date 类；
第三代：java8 中新增时间日期API，存在于 java.time，以及相关子包下。
前两代存在的问题说明
①可变性：像日期和时间这样的类型应该是不可变的；
②偏移性：Date 中的年份是从 1900 开始的，而月份是从 0 开始的；
③格式化：格式化只对 Date 用，而 Calendar 则不行；
④此外：它们都是线程安全的、不能处理闰秒等。
java8 中新的时间日期 API 的说明
java.time：包含值对象的基础包；
java.time.chrono：提供对不同日历系统的访问；
java.time.format：格式化和解析时间和日期；
java.time.temporal：包括底层框架和扩展特性；
java.time.zone：包含时区支持的类。

本地日期、本地时间、本地日期时间的使用：LocalDate / LocalTime / LocalDateTime

（1）可以理解为：替换Calendar；

（2）常用方法

方法	说明
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
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
minuteMonths() / minusWeeks() / minusDays() / minusYears() / minusHours()	从当前对象减去几月、几周、几天、几年、几小时

时间点：Instant

（1）可以理解为：代表一个时间点。类似于 java.util.Date；

（2）常用方法

方法	说明
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
toEpochMilli()	返回 1970-01-01 00:00:00 到当前时间的毫秒数，即为时间戳
atOffset(ZoneOffset offset)	结合即时的偏移来创建一个 OffsetDateTime

日期时间格式化类：DateTimeFormatter

类似于 SimpleDateFormat 类。

自定义的格式：如：ofPattern(“yyyy-MM-dd hh:mm:ss”)

// java8 中新增的时间日期 API
// DateTimeFormatter 类的使用（类似于 SimpleDateFormat 类）
DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
// 格式化：日期 ---> 字符串、文本
LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();
String format2 = dtf.format(dateTime);
System.out.println(format2);
// 解析：字符串、文本 ---> 日期
TemporalAccessor temporalAccessor = dtf.parse("2020-04-17 12:00:52");
System.out.println(temporalAccessor);

4. jdk8 中的 Optional 类

java.util.Optional 类

理解
①为了解决 java 代码中对象的空指针问题；
②这是一个可以为 null 的容器对象。如果值存在则 isPresent() 方法会返回 true，调用 get() 方法会返回该对象。
常用方法
Optional.empty() : 创建一个空的 Optional 实例
Optional.of(T t) : 创建一个 Optional 实例
Optional.ofNullable(T t) : 若 t 不为 null,创建 Optional 实例,否则创建空实例
isPresent() : 判断是否包含值
T get() : 如果调用对象包含值，返回该值，否则抛异常
orElse(T t) : 如果调用对象包含值，返回该值，否则返回t
orElseGet(Supplier s) : 如果调用对象包含值，返回该值，否则返回 s 获取的值
map(Function f) : 如果有值对其处理，并返回处理后的 Optional，否则返回 Optional.empty()
flatMap(Function mapper) : 与 map 类似，要求返回值必须是 Optional

典型练习

能保证如下的方法执行中不会出现空指针的异常

// 使用 Optional
public String getGirlName2(Man man) {
	Optional<Man> op = Optional.ofNullable(man);
		
	Man man1 = op.orElse(new Man(new Girl("赵丽颖"))); // man1：一定非空
		
	Girl girl = man1.getGirl();
	Optional<Girl> op1 = Optional.ofNullable(girl);
		
	Girl girl1 = op1.orElse(new Girl("苍老师")); // girl1:一定非空
			
	return girl1.getName();
}

5. 其他类

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；

常用方法：

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

exp   e 为底指数

max(double a,double b)

min(double a,double b)

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

BigInteger类、BigDecimal类

BigInteger类：Integer 类作为 int 的包装类，能存储的最大整型值为 2的31次方 - 1，BigInteger 类的数值范围较 Integer类、Long 类的数值范围要大得多，可以支持任意精度的整数。

构造方法：

BigInteger(String val);

常用方法：

public BigInteger abs();

public BigInteger add(BigInteger val);

public BigInteger subtract(BigInteger val);

public BigInteger multiply(BigInteger val);

public BigInteger divide(BigInteger val);

public BigInteger remainder(BigInteger val);

public BigInteger pow(int exponent);

public BigInteger[] divideAndRemainder(BigInteger val);

BigDecimal类：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 类支持任何精度的定点数。

构造方法：

public BigDecimal(double val);
public BigDecimal(String val);

常用方法：

public BigDecimal add(BigDecimal augend); // 加
public BigDecimal subtract(BigDecimal subtrahend); // 减
public BigDecimal multiply(BigDecimal multiplicand); // 乘
public BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, int roundingMode); // 除