重学Java之核心类

一、String

Java字符串的特点：

字符串对象可以直接使用"..."表示
内容不可变
使用equals()判断是否相等

字符串常用操作：

是否包含子串
- int contains
- int indexOf/lastIndexOf
- boolean startsWith/endsWith
去除首尾空白字符
- trim()
- 移除首尾空白字符
- 空格、\t、\r、\n
- 不改变字符串，返回新字符串
提取子串：substring
大小写转换：
- toUpperCase/toLowerCase
替换子串：
- replace/replaceAll
分割：split
拼接：join
任意类型数据转换为String
- static String valueOf()
- String.valueOf(true) //"true"
把String转换为其他类型
- static int Integer.parseInt(String)
- static Integer Integer.valueOf(String)
String转换为char[]
- char[] toCharArray()
char[]转换为String
- new String(char[])
String转换为byte[]
- byte[] getBytes() 不推荐
- byte[] getBytes(String)
- byte[] getBytes(Charset)
byte[]转换为String
- new String(byte[], String)
- new String(byte[], Charset)

编码

最早的字符编码是ASCII码，一个字符占一个字节，最多表示128个字符。字符'A'的编码是0x41

中文编码:GB2132，GBK，GB 18030。一个中文字符占2个字节，第一个字节最高位是1。其它语言编码:Shift_ JIS, Euc-kr ,
......

全球统一编码: Unicode。全球所有文字都有唯一编码。一个Unicode字符通常占2个字节。Java使用Unicode编码。

有了Unicode为什么还需要UTF-8?
英文Unicode编码和ASCII不一致，同时包含大量英文的文本会浪费空间。

UTF-8编码是变长编码
- 英文UTF-8编码和ASCII一致
- 其它Unicode字符需2~6字节不等
- UTF-8编码容错能力强:

OxXXXXxx
11 OxxxXX 10xXXXXX
111 OxXxx 10xXXxXx 10xXXXXX

编码最佳实践

Java使用Unicode编码
Java程序运行时使用Unicode编码
输入输出时把String和byte[]转换，需要考虑编码
始终优先考虑UTF-8编码

总结

字符串是不可变对象
字符串操作不改变原字符串内容，而是返回新字符串
常用的字符串操作:提取子串、查找、替换、大小写转换等
字符串和byte[]互相转换时要注意编码，建议总是使用UTF-8编码

二、StringBuilder

String可以用"+"拼接

每次循环都会创建新的字符串对象
绝大部分都是临时对象，浪费内存:
影响GC效率

StringBuilder可以高效拼接字符串

StringBuilder是可变对象
StringBuilder可以预分配缓冲区

StringBuilder可以进行链式操作

StringBuilder sb =new StringBuilder (1024);
String s = sb.append ("Mr ")
.append (name)
.append("!")
.insert(O, "Hello, ")
.toString() ;

StringBuilder sb =new StringBuilder (1024);

String s = sb.append ("Mr ")

.append (name)

.append("!")

.insert(O, "Hello, ")

.toString() ;

原理是append方法返回了this

super.append(str);
return this;

super.append(str);

return this;

不需要特别改写字符串"+"操作

编译器在内部自动把多个连续的+操作优化为StringBuilder操作

String s = "Hel1o," + name + "!";

1 2	String s = "Hel1o," + name + "!";

StringBuilder和StringBuffer

StringBuilder和StringBuffer接口完全相同
StringBuffer是StringBuilder的线程安全版本
没有必要使用StringBuffer（字符串一般很少跨线程拼接）

总结

StringBuilder是可变对象，用来高效拼接字符串
StringBuilder可以支持链式操作
实现链式操作的关键是返回实例本身
StringBuffer是StringBuilder的线程安全版本，很少使用

三、包装类型

原理

定义一个Integer类，包含一个实例
字段int。可以把Integer视为int的包装类型
(wrapper)

public class Integer (
    private int value;
    public Integer (int value) {
        this. value = value;
    }
}
Integer n = null;
Integer n2 = new Integer(99);

public class Integer (

private int value;

public Integer (int value) {

this. value = value;

}

Integer n = null;

Integer n2 = new Integer(99);

转换

int、Integer和String的相互转换

特别注意Integer.getlInteger(String)
是从系统环境中读取系统变量

int i = 100;
Integer n1 = new Integer(i);
Integer n2 = Integer.valueOf(i);
Integer n3 = Integer.valueOf("100") ;
int x1 = n1.intValue() ;
int x2 = Integer.parseInt("1OO") ;
String s = n1.toString();

int i = 100;

Integer n1 = new Integer(i);

Integer n2 = Integer.valueOf(i);

Integer n3 = Integer.valueOf("100") ;

int x1 = n1.intValue() ;

int x2 = Integer.parseInt("1OO") ;

String s = n1.toString();

整数和浮点数包装类型继承自Number
可以利用Number下面的方法相互转换

Number num = new Integer(999) ;
byte b = num.byteValue(); .
int n = num.intValue();
long ln = num.longValue();
float f = num.floatValue();
double d = num.doubleValue();

Number num = new Integer(999) ;

byte b = num.byteValue(); .

int n = num.intValue();

long ln = num.longValue();

float f = num.floatValue();

double d = num.doubleValue();

装箱拆箱

编译器可以自动在int和Integer之间转型:

自动装箱：int -> Integer

自动拆箱：Interge -> int

Integer n = 99; // Integer.valueOf (99)
int i = n;   // n.intValue()
Object[] arr = new Object[1];
arr[O] = 999;   // Integer.valueOf(999)

Integer x = null;
int y = x; // NullPointerException

Integer n = 99; // Integer.valueOf (99)

int i = n; // n.intValue()

Object[] arr = new Object[1];

arr[O] = 999; // Integer.valueOf(999)

Integer x = null;

int y = x; // NullPointerException

自动装箱和自动拆箱只发生在编译阶段
装箱和拆箱会影响执行效率
编译后的class代码是严格区分基本类型和引用类型的
Integer -> int 执行时可能会报错

静态变量

Boolean t = Boolean.TRUE;
Boolean f = Boolean.FALSE;
int max = Integer.MAX_VALUE; // 2147483647
int min = Integer.MIN_VALUE; // 2147483648
int sizeOfLong = Long.SIZE; // 64 (bits)
int bytesOfLong = Long.BYTES; // 8 (bytes)

Boolean t = Boolean.TRUE;

Boolean f = Boolean.FALSE;

int max = Integer.MAX_VALUE; // 2147483647

int min = Integer.MIN_VALUE; // 2147483648

int sizeOfLong = Long.SIZE; // 64 (bits)

int bytesOfLong = Long.BYTES; // 8 (bytes)

总结

JDK的包装类型可以把基本类型包装为class

自动装箱和自动拆箱是编译器完成的(JDK>=1.5)

装箱和拆箱会影响执行效率

注意拆箱时可能发生NullPointerException

四、JavaBean

定义

许多class的定义都符合:
- 若干private实例字段
- 通过public方法读写实例字段

public class Person (
    private String name;
    private int age;
    public String getName() {...}
    public void setName (String name)  {...}
    public int getAge()  {...}
    public void setAge (int age)  {...}
)

public class Person (

private String name;

private int age;

public String getName() {...}

public void setName (String name) {...}

public int getAge() {...}

public void setAge (int age) {...}

)

符合命名规范的class被称为JavaBean
- private Type field
- public Type getField()
- public void setField(Type value)

注意方法名称的大小写

Boolean字段的读方法命名为isXXX():

通常把一组对应的getter和setter称为属性(Property)
name属性：
- 对应读方法getName()
- 对应写方法setName()

总结

JavaBean是一种符合命名规范的class

JavaBean通过: getter/setter来定义属性

属性是一种通用的叫法，并非Java语法规定

可以利用IDE快速生成getter/setter

使用Introspector.getBeanlnfo()获取属性列表

五、枚举

普通定义常量方法

编译器不能检测或检查常量的修改

public class Weekday{
    public static final int SUN = 0;
    public static final String RED = "r";
}

if(day == Weekday.SUN)
if("r".equals(Color.RED))

public class Weekday{

public static final int SUN = 0;

public static final String RED = "r";

}

if(day == Weekday.SUN)

if("r".equals(Color.RED))

用enum定义常量

关键字enum定义常量类型
常量本身带有类型信息
使用 == 比较

enum定义的类型实际上是class
- 继承自java.lang.Enum
- 不能通过new创建实例
- 所有常量都是唯一实例(引用类型)
- 可以用于switch语句

public enum Color{
    RED, GREEN, BLUE;    
}
//编译器编译出的class：
public final class Color extends Enum{
    public static final Color RED = new Color () ;
    public static final Color GREEN = new Color () ;
    public static final Color BLUE = new Color () ;

    private Color() {}
}

public enum Color{

RED, GREEN, BLUE;

}

//编译器编译出的class：

public final class Color extends Enum{

public static final Color RED = new Color () ;

public static final Color GREEN = new Color () ;

public static final Color BLUE = new Color () ;

private Color() {}

}

例子

public enum Weekday {
    SUN, MON, TUE, WED, THU, FRI, SAT;
}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        for (Weekday day : Weekday.values()) {
            System.out.println(day.name());
        }
        Weekday fri = Weekday.FRI;
        // enum -> String:
        System.out.println("FRI.name() = " + fri.name());
        // 定义时的序号:
        System.out.println("FRI.ordinal() = " + fri.ordinal());
        // String -> enum:
        System.out.println(Weekday.valueOf("FRI").name());
        // 不存在的name:
        Weekday.valueOf("ABC");
    }
}

public enum Weekday {

SUN, MON, TUE, WED, THU, FRI, SAT;

}

public class Main {

public static void main(String[] args) {

for (Weekday day : Weekday.values()) {

System.out.println(day.name());

}

Weekday fri = Weekday.FRI;

// enum -> String:

System.out.println("FRI.name() = " + fri.name());

// 定义时的序号:

System.out.println("FRI.ordinal() = " + fri.ordinal());

// String -> enum:

System.out.println(Weekday.valueOf("FRI").name());

// 不存在的name:

Weekday.valueOf("ABC");

}

总结

enum可以定义常量类型，它被编译器编译为:

final class Xxx extends Enum { ... }

name()获取常量定义的字符串，注意不要使用toString()

ordinal()返回常量定义的顺序(无实质意义)

可以为enum类编写构造方法、字段和方法

构造方法申明为private

六、常用工具类

Math：数学计算

Math提供了数学计算的静态方法:
- abs/min/max
- pow / sqrt / exp / log / log10
- sin / cos / tan / asin / acos

常量：
- PI = 3.14159...
- E = 2.71828...

Random：生成伪随机数

Math.random()生成一个随机数
- 0<=随机数<1
- 可用于生成某个区间的随机数

// MIN <= R < MAX
long MIN = 1000;
long MAX = 9000 ;
double x2 = Math.random() * (MAX-MIN) + MIN;
double r = (long)x2;

// MIN <= R < MAX

long MIN = 1000;

long MAX = 9000 ;

double x2 = Math.random() * (MAX-MIN) + MIN;

double r = (long)x2;

Random()生成一个伪随机数
- nextInt / nextLong / nextFloat...
- nextlnt(N)生成不大于N的随机数

Random r = new Random();
r.nextInt();
r.nextInt(10); //生成0-10之间的随机数，不包括10

Random r = new Random();

r.nextInt();

r.nextInt(10); //生成0-10之间的随机数，不包括10

什么是伪随机数
- 给定种子后伪随机数算法会生成完全相同的序列
- 不给定种子时Random使用系统当前时间戳作为种子

SecureRandom用来创建安全的随机

BigInteger：表示任意大小的整数

BigDecimal：表示任意精度的浮点数

总结

Math:数学计算

Random:生成伪随机数

SecureRandom:生成安全的随机数

BigInteger:表示任意大小的整数

BigDecimal:表示任意精度的浮点数

BigInteger和BigDecimal都继承自Number