Java基礎(chǔ)實踐教程-Java 語言常用 API

7.1字符串類7.2日期時間類.7.3Math類與Random類7.4System類與Runtime類7.5包裝類7.6Java語言常用的包7.1字符串類字符串操作是Java編程設(shè)計中的重點，它的應用非常廣。Java語言中定義了String類、StringBuffer類和StringBuilder類，這些類提供了一系列操作字符串的方法。7.1.1String類打開官方在線幫助文檔，搜索String類。String類的基本信息如圖7-1-1所示。由圖7-1-1可知，String類在java.lang包里面，它直接繼承了Object類，實現(xiàn)的接口包括Serializable、CharSequence和Comparable<String>等。其中，Serializable用于對象的序列化，CharSequence提供了字符序列基本操作的抽象方法，Comparable用于比較兩個對象的大小。String類被publicfinal修飾符修飾，因此它是全局可訪問的，但不能夠被繼承。1.String類對象的實例化String類提供了豐富的構(gòu)造方法。其中最基本的構(gòu)造方法如表7-1-1所示，其他構(gòu)造方法是這幾種構(gòu)造方法的擴展。表7-1-1中，第一個構(gòu)造方法使用的是缺省值，第二個和第三個構(gòu)造方法前文介紹過，第四個和第五個構(gòu)造方法使用了字符緩存類對象來構(gòu)建String對象，它的使用方法將在下文中介紹。此外，前文也使用過下面這種方式創(chuàng)建String對象：這種方式與字符串構(gòu)造方法的實例化方式具有較明顯的區(qū)別，例7-1-1體現(xiàn)了這兩種方式的區(qū)別。2.String類常用的方法字符串類提供了豐富的方法，用以對字符串進行查找、分割和替換等操作。讀者可以在幫助文檔中快速瀏覽字符串類的方法。String類常用的方法有20個，如表7-1-2所示。偶爾有些功能方法在用的時候記不清楚了，可以打開幫助文檔仔細查看。下面演示使用官方在線文檔學習的一種方法。首先，打開String類的幫助文檔，找到該類的方法列表。例如，需要查看charAt方法的使用方法，該方法傳入一個int類型的數(shù)，返回一個char類型的值，它的功能描述為“Returnsthecharvalueatthespecifiedindex”。由此可知該方法是通過下標值的形式訪問字符串中的某個字符。然后單擊charAt方法名跳轉(zhuǎn)到該方法的詳細描述段落，如圖7-1-4所示，這段描述從方法功能、方法的來源、形參、返回值和可能產(chǎn)生的異常五個方面詳細介紹了charAt方法。在使用charAt方法時，需要注意的是：下標的訪問范圍為[0,length-1]，若傳入的形參不在這個范圍內(nèi)，則拋出一個IndexOutOfBoundsException異常。在閱讀完幫助文檔后，還可以再深入了解該方法的實現(xiàn)代碼。在Eclipse軟件中打開charAt方法的源代碼，如下所示：在charAt方法中，首先調(diào)用了isLatin1方法判斷該字符串的編碼格式是Latin1還是UTF16，然后針對不同編碼類型分別使用相應的charAt方法進行檢索。其中isLatin1方法和value變量已經(jīng)介紹過。StringLatin1也是一個final類，它的charAt方法源代碼如下：從上述代碼可見，StringLatin1的charAt方法首先判斷下標值index是否在合法的范圍內(nèi)。如果不是，則拋出StringIndexOutOfBoundsException異常；若是，則讀取字符值返回。StringUTF16類的charAt方法代碼也基本相同，只是在方法調(diào)用層次上更多一些，讀者可以自行查看源代碼。這兩個方法是全局靜態(tài)方法，因此可以直接使用類名調(diào)用。需要讀者注意的是，上述源代碼是JDK17中的源代碼，如果讀者使用的是JDK8，則與上面的代碼有所不同，但基本邏輯是相同的。源代碼是學習Java編程非常好的教程，開發(fā)者除了學習基本的語法及方法功能之外，在實際項目設(shè)計中還可以參考它的組織架構(gòu)和基本邏輯。(1)字符串的查詢操作。字符串的查詢操作包括獲取字符串長度、查詢某個下標的字符和查詢某字符的下標，方法返回一個整數(shù)。(2)字符串的轉(zhuǎn)換操作。字符串的轉(zhuǎn)換操作包括將字符串轉(zhuǎn)換成字符數(shù)組、字符大小寫轉(zhuǎn)換、非字符串數(shù)值轉(zhuǎn)換成字符串等，方法返回一個轉(zhuǎn)換后的字符數(shù)組或字符串。(3)字符串的替換操作。字符串的替換操作包括去除空格，將某個子字符串替換為另一個子字符串等，方法返回替換后的字符串。(4)字符串的判斷操作。字符串的判斷操作包括字符串是否為空、是否包含某個子字符串、是否與指定字符串相等等操作，這些操作的方法返回值均為一個布爾類型的值。(5)字符串的截取和分割操作。字符串的截取和分割操作主要包括substring方法和split方法，它們將字符串中的某個字符作為分隔符，將字符串分割成一個字符串數(shù)組并返回。這里尤其要注意的是空字符也可以分割字符串。7.1.2StringBuffer類Java語言中的String類雖然提供了豐富的操作方法，但在刪除和增加字符串內(nèi)容時效率會比較低。為此，Java語言提供了StringBuffer類，它是一種可變字符串類，類似一個字符容器，其長度和內(nèi)容可以隨時動態(tài)地改變。當需要增加或者刪除字符時，StringBuffer類也不會產(chǎn)生新的對象，因此可以高效地處理字符串。StringBuffer也是一個public

final修飾的類，在java.lang包里面，它直接繼承了Object類。在該類中提供了四種構(gòu)造方法，如表7-1-3所示。其中，第一種構(gòu)造方法即默認形參的構(gòu)造方法創(chuàng)建一個初始存儲空間為16個字符的StringBuffer對象，第二種構(gòu)造方法指定了初始存儲空間的大小，第三種和第四種構(gòu)造方法分別使用一個字符序列和字符串填充到對象的存儲空間。在StringBuffer類中同樣提供了豐富的方法來對字符串進行增加、刪除、修改、查找和比較操作。表7-1-4列舉了常用的方法。7.1.3StringBuilder類在Java語言中，除了StringBuffer類是可變長度的字符串類之外，還提供了StringBuilder類。這兩個類的對象在使用的時候都能夠被多次修改，而且不產(chǎn)生新的對象。這兩個類的成員方法名和功能也幾乎相同。它們的區(qū)別在于：StringBuffer是在JDK1.0提出的，它是可變字符串，執(zhí)行效率相對較低，但線程安全；StringBuilder是在JDK5.0提出的，它是可變字符序列，執(zhí)行效率高，但線程不安全。因此在使用時，如果要操作少量的數(shù)據(jù)，可以直接使用String類；如果是單線程操作大量的數(shù)據(jù)，則推薦使用StringBuilder；如果是多線程操作大量的數(shù)據(jù)，則推薦使用StringBuffer。7.2日期時間類在程序設(shè)計中經(jīng)常會用到時間的顯示、格式的轉(zhuǎn)換和時差的計算等問題。為了滿足日期和時間相關(guān)的操作需求，Java語言提供了java.util.Date類、java.text.SimpleDateFormat類和java.util.Calendar類。其中Data類中的大部分方法現(xiàn)在已經(jīng)不建議使用，目前推薦使用Calendar類和SimpleDateFormat類。7.2.1Calendar類Calendar類也叫日歷類，它是一個抽象類，直接繼承自O(shè)bject類。Calendar類的主要功能是把一個特定的時間節(jié)點與一組日歷字段(如年、月、日和時等)進行相互轉(zhuǎn)換，以及實現(xiàn)具體日歷系統(tǒng)的字段和方法。其中某一時間節(jié)點的值是一個毫秒值，是從紀元1970年1月1日00:00:00.000GMT(公歷)開始的偏移量。Calendar類定義的字段非常豐富，每個日歷字段都是靜態(tài)的成員變量，并且是int類型的。Calendar類常用的字段如表7-2-1所示。Calendar類本身定義了構(gòu)造方法，但由于它是一個抽象類，不能直接實例化對象，因此在方法列表中提供了getInstance的重載方法來創(chuàng)建一個對象。除了能夠獲取時間戳信息外，Calendar類還提供了豐富的方法來查詢和設(shè)置時間信息，表7-2-2列出了一些常用的方法。7.2.2SimpleDateFormat類SimpleDateFormate類提供對日期類進行格式化和解析的功能。其中格式化是將日期轉(zhuǎn)換成指定格式的字符串，解析是將符合一定規(guī)范的字符串轉(zhuǎn)換成日期。格式化和解析需要按照一定的規(guī)則進行，如表7-2-3中給出的描述。7.3Math類與Random類7.3.1Math類Math類直接繼承自O(shè)bject類，在java.lang包里面，是一個由publicfinal修飾的類。在Math類中定義了兩個靜態(tài)常量E和PI，它們分別是數(shù)學中自然常數(shù)和圓周率的近似值。它們的源代碼如下所示，由此可知它們均是一個double類型的值。在Math類中構(gòu)造方法是不可見的，Math類中所有的成員方法和成員常量均為靜態(tài)成員。因此，Math類在使用的時候直接通過類名調(diào)用成員即可。Math類中常用的方法如表7-3-1所示。幾乎所有的Math類方法都對float和double數(shù)據(jù)類型進行了重載，有些也提供了int和long類型的重載格式。同時方法的返回值類型大多與形參類型保持一致。例如，min方法的重載形式有以下幾種，這里只給出了方法的聲明。7.3.2Random類Random類可以在指定的取值范圍內(nèi)隨機產(chǎn)生數(shù)字。它直接繼承自O(shè)bject類，位于java.util包里面。Random類是公有的非final修飾的類，它的方法都不是靜態(tài)的，因此在使用時需要創(chuàng)建對象。相比于Math類的隨機數(shù)，Random類的隨機數(shù)更加靈活和強大。Random類中有兩個構(gòu)造方法，如表7-3-2所示這里需要注意的是第二種構(gòu)造方法。它提供了一個long類型的參數(shù)，用來設(shè)置偽隨機數(shù)的種子。當需要在不同代碼位置生成一個相同的偽隨機數(shù)時，只要設(shè)置的隨機數(shù)種子相同那么這兩個偽隨機數(shù)也是相同的，這也是為什么Random類被稱為偽隨機數(shù)生成器。偽隨機數(shù)的種子也可以通過類內(nèi)的方法seed來設(shè)置。第一種構(gòu)造方法沒有形參，它的偽隨機數(shù)種子也是隨機的。Random類常用的方法如表7-3-3所示。與Math類中的隨機數(shù)相比，Random類提供了數(shù)據(jù)類型更豐富的隨機數(shù)。例如，Random類的nextDouble方法返回的是0和1之間double類型的值，nextFloat方法返回的是0和1之間float類型的值。需要注意的是，nextInt(intn)返回的是0(包括)和指定值n(不包括)之間的值，它在取值范圍上也符合Java語言的“左閉右開”原則。7.4System類與Runtime類7.4.1System類System類在編程中經(jīng)常用到，它可以在屏幕上打印輸出內(nèi)容。其實System類中定義了一些與系統(tǒng)相關(guān)的方法和屬性，它們都是由publicstatic修飾的公有靜態(tài)成員。System類中的常用方法如表7-4-1所示。7.4.2Runtime類Runtime類用來描述Java虛擬機的運行狀態(tài)，它封裝了JVM進程。Runtime類在java.lang包里面，它直接繼承自O(shè)bject類，由public修飾符修飾。由于Java程序在運行時只能有一個JVM，因此在Runtime類中隱藏了構(gòu)造方法，通過單例設(shè)計模式對外提供唯一的實例對象。創(chuàng)建Runtime類的對象使用如下代碼：Runtime類常用的方法如表7-4-2所示。7.5包裝類在Java語言中為了能夠把基本數(shù)據(jù)類型和引用數(shù)據(jù)類型統(tǒng)一起來，都可以作為方法的形參、集合的元素和泛型的類型，以支持更加廣泛的多態(tài)，提出了包裝類的概念。包裝類的作用就是把八種基本數(shù)據(jù)類型的變量包裝成引用數(shù)據(jù)類型的對象。表7-5-1中給出了Java基本數(shù)據(jù)類型對應的包裝類。其中除了Character和Integer包裝類之外，其他包裝類的名稱與基本數(shù)據(jù)類型保持一致，只是首字母變成了大寫字母。包裝類都在java.lang包里面，它們的用法很相似，下面以Integer類為例進行介紹。Integer類提供了兩種構(gòu)造方法，它們的形參分別為整數(shù)和字符串。但目前已經(jīng)不推薦使用這兩種構(gòu)造方法來創(chuàng)建整型