11. Java 常用类

1. 包装类（wrapper）

包装类：八种基本数据类型对应的引用类型即包装类，包装类有了类的特点，就可以调用类中的方法。

1.1 八大包装类

各个包装类的继承和实现关系：
（1）Boolean

（2）Character

（3）Byte、Short、Integer、Long、Float、Double

idea 中显示上面关系图的方法（以 Integer 为例）：
（1）在 Integer 上右键，依次选择 Diagram ➡ Show Diagram

（2）进去之后就能看到下图

（3）若想添加其他类，就选中相关父类，按下空格，输入要添加的类。如添加 Byte 包装类，就在 Number 类上按下空格，输入 Byte。

（4）添加 Byte 类后的效果

（5）拓展1：显示类中的方法，按下图中的图标

拓展2：显示类中的属性，按下图中的图标

1.2 装箱和拆箱（包装类与基本数据类型的转换）

装箱：基本类型 ➡ 包装类型
拆箱：包装类型 ➡ 基本类型

Jdk5 前采用手动装箱、拆箱的方式，Jdk5 及以后可以采用自动装箱、拆箱的方式。

下面演示装箱和拆箱，以 int 和 Integer 为例，其他包装类的用法类似。

int n1 = 100;
//Jdk5之前手动装箱: int -> Integer
Integer integer = new Integer(n1);
Integer integer1 = Integer.valueOf(n1);
//Jdk5之前手动拆箱: Integer -> int
int i = integer.intValue();
//Jdk5及之后自动装箱：底层调用的是valueOf方法
Integer integer2 = n1;
//Jdk5及之后自动装箱：底层调用的是intValue方法
int n2 = integer2;

【例】
（1）下面代码是否正确？

Double d = 100d;//ok,自动装箱Double.valueOf(100d);
Float f = 1.5f;//ok,自动装箱Float.valueOf(1.5f);

（2）下面两段代码输出结果分别是什么？

// 三元运算符中，精度最高的是double，所以整体会提高精度
// obj1为1.0
Object obj1 = true? new Integer(1) : new Double(2.0);
System.out.println(obj1);//1.0

Object obj2;
if(true)
    obj2 = new Integer(1);
else
    obj2 = new Double(2.0);
System.out.println(obj2);//1

1.3 包装类方法

1.3.1 包装类型与 String 类型相互转换

以 Integer 和 String 转换为例，其它类似：
（1）包装类(Integer) ➡ String

Integer i = 100;//自动装箱
// 方法1：
String str1 = i + "";
// 方法2：
String str2 = i.toString();
// 方法3：
//String类的valueOf方法，参数类型是Object
//其他包装类的valueOf方法，参数类型都是对应的基本数据类型
//String不在八大包装类范围内，没有对应的基本数据类型，所以valueOf方法的参数不太一样
String str3 = String.valueOf(i);

（2）String ➡ 包装类(Integer)

String str4 = "123456";
// 方法1：
//Integer.parseInt返回的是int，自动装箱后赋值给i1
Integer i1 = Integer.parseInt(str4);
// 方法2：Integer类有两个构造方法，参数分别是int和String类型
Integer i2 = new Integer(str4);

1.3.2 Integer 类和 Character 类的常用方法

System.out.println(Integer.MIN_VALUE);//返回最小值
System.out.println(Integer.MAX_VALUE);//返回最大值
System.out.println(Character.isDigit('a'));//判断是不是数字
System.out.println(Character.isLetter('a'));//判断是不是字母
System.out.println(Character.isUpperCase('a'));//判断是不是大写
System.out.println(Character.isLowerCase('a'));//判断是不是小写
System.out.println(Character.isWhitespace('a'));//判断是不是空格
System.out.println(Character.toUpperCase('a'));//转成大写
System.out.println(Character.toLowerCase('A'));//转成小写

输出结果：

-2147483648
2147483647
false
true
false
true
false
A
a

1.4 练习

看看下面代码，输出什么结果？

Integer i = new Integer(1);
Integer j = new Integer(1);
//"=="判断对象地址是否相等，即是否是同一个对象
System.out.println(i == j); //false

//自动装箱，底层调用Integer.valueOf
//若被装箱的值在-128~127，就直接返回（不太严谨，下面细讲）
//若被装箱的值不在-128~127，就会像上面一样new Integer()
Integer m = 1;
Integer n = 1;
System.out.println(m == n); //true

Integer x = 128;
Integer y = 128;
System.out.println(x == y);//false

可以下断点追踪源码来查看 valueOf 方法，也可以在 ”Integer x = 128“ 的 Integer 上 Ctrl + B，并打开类的 Structure，找到 valueOf 方法。

源码中，IntegerCache.low 是 -128，IntegerCache.high 是 127，可以通过 Ctrl + B 查看。
将鼠标放在 catch 上，点击 “+”，可以查看 catch 数组元素，catch 数组元素是 -128 ~ 127：

在源码中，若被装箱的值在-128~127 时，会从 catch 数组中返回对应元素，看到 catch 数组中的内容后，我们就能理解源码中的处理方式了。

理解了上面的内容后，来看下面几个例子：

//示例一
//只要都是new的，一定不相等
Integer i1=new Integer(127);
Integer i2=new Integer(127);
System.out.println(i1==i2);//F
//示例二
Integer i3=new Integer(128);
Integer i4=new Integer(128);
System.out.println(i3==i4);//F
//示例三
//-128~127，都是catch数组中的
Integer i5=127;
Integer i6=127;
System.out.println(i5==i6);//T
//示例四
//-128~127以外的，都是new出来的
Integer i7=128;
Integer i8=128;
System.out.println(i7==i8);//F
//示例五
//一个是从catch数组中的，一个是new出来的，是不同的对象
Integer i9=127; 
Integer i10=new Integer(127);
System.out.println(i9==i10);//F
//示例六
//只要有基本数据类型，判断的就是“值是否相等”
Integer i11=127;
int i12=127;
System.out.println(i11==i12);//T
//示例七
Integer i13=128;
int i14=128;
System.out.println(i13==i14);//T

2. String 类

2.1 String 类的结构

• String 对象用于保存字符串，也就是一组字符序列。
  字符串常量对象是用双引号括起的字符序列。例如：“你好”、“12.97”、“boy" 等。
  字符串的字符使用 Unicode 编码，一个字符占两个字节（字母、汉字都是)。

• 在前面介绍包装类时，很多类都实现了 Serializable 和 Comparable 接口。String 类同样也实现了这两个接口。那么，实现这两个接口的作用是什么呢？
  
  （1）实现了 Serializable 接口，说明可以串行化 / 序列化，即：可以在网络上传输、保存到文件。
  （2）实现了 Comparable 接口，说明对象可以相互比较。

• String类有很多构造器（构造器的重载），常用的有：

  String s1 = new String();
  String s2 = new String(String 初始化字符串);
  String s3 = new String(char[] a);
  String s4 = new String(char[] a,int startIndex,int count)
  String s5 = new String(byte[] b)
  

• String 是 final 类，不能被其他的类继承。

• String 类有属性 private final char value[]，用于存放字符串内容，要注意：value 是 final 类型，不可以修改（指的是value的指向不能改变，但是单个字符可以改变）。

  final char[] value = {'a', 'b', 'c'};
  value[0] = 'A';//正确
  char[] value2 = {'c', 'd', 'e'};
  value = value2;//错误
  

2.2 String 创建过程及内存布局

创建 String 对象的两种方式：

方式一：直接赋值 String s = "hsp";
先从常量池查看是否有 “hsp” 。若有，直接指向；若没有，重新创建，然后指向。s 最终指向的是常量池的空间地址。

方式二：调用构造器 String s2 = new String("hsp");
先在堆中创建对象，对象内含 value 属性，用于指向常量池的 hsp 空间。若常量池没有 “hsp"，重新创建；若有，直接通过 value 指向。s2 最终指向的是堆中的对象地址。

2.3 练习

在比较对象时，”==“ 比较是地址是否相等，即是否是同一个对象；equals 比较的是对象的内容是否相等。

【例1】

String a = "abc";
String b ="abc";
System.out.println(a.equals(b));//true
System.out.println(a==b);//true

【例2】

String a = "hsp";
String b =new String("hsp");
System.out.println(a.equals(b));//true
System.out.println(a==b);//false
System.out.println(a==b.intern());//true
System.out.println(b==b.intern());//false

注：对象 . intern() 时，会根据对象的内容去常量池中查找该内容的地址，并返回该地址。
【例3】

String s1 = "hspedu";
String s2 = "java";
String s4 = "java";
String s3 = new String("java");
System.out.println(s2 == s3);//false
System.out.println(s2 == s4);//true
System.out.println(s2.equals(s3));//true
System.out.println(s1 == s2);//false

【例4】

Person p1 = new Person();
p1.name = "hspedu";
Person p2 = new Person();
p2.name = "hspedu";
System.out.println(p1.name.equals(p2.name));//true
System.out.println(p1.name == p2.name);//true
System.out.println(p1.name == "hspedu");//true
String s1 = new String("bcde");
String s2 = new String("bcde");
System.out.println(s1==s2);//false

2.4 String 对象特性

【例1】画出内存

String s = "hello";
s = "haha";

【例2】下面的代码创建了几个对象？

String a = "hello"+"abc";

答：只创建了一个对象。编译器底层做了优化，会判断创建的常量池对象，是否有引用指向。所以不会将 “hello” 与 “abc” 放入常量池。上面的代码会被优化为String a = "helloabc;"

【例3】下面的代码创建了几个对象？画出内存图。

String a = "hello"; 
String b = "abc"; 
String c = a + b;

（1）先创建对象 StringBuilder sb = new StringBuilder()
（2）执行 sb.append(a);
（3）再执行 sb.append(b);
（4）最后 String c= sb.toString()
在 toString 源码中可以看到，最后返回的是一个新创建的字符串对象。

所以，内存结构图为：

【例4】分析下面代码的输出

String s1="hspedu";//s1指向池中的"hspedu"
String s2="java";//s2指向池中的"java”
String s5="hspedujava";//s5指向池中的“hspedujava"
String s6=(s1+s2).intern();//s6指向池中的 "hspedujava"
System.out.println(s5 == s6); //true
System.out.println(s5.equals(s6));//true

【例5】画出下列代码的内存结构图

public class Test1 {
    String str = new String("hsp");
    final char[] ch = {'j', 'a', 'v', 'a'};

    public void change(String str, char ch[]) {
        str = "java";
        ch[0] = 'h';
    }
    public static void main(String[] args){
        //在静态方法中访问本类的非静态成员，要先创建对象再访问
        //创建对象时，调用顺序:静态代码块和静态属性初始化,普通代码块和普通属性的初始化,调用构造方法
        //该类中只依次进行静态属性初始化、调用隐式构造方法（可不分析）
        //所以创建对象时，先为str的初始化创建对象，再初始化ch数组
        Test1 ex = new Test1();
        ex.change(ex.str, ex.ch);
        System.out.print(ex.str + " and ");
        System.out.println(ex.ch);
    }
}

2.5 String 类的常用方法

String类是保存字符串常量的。每次更新都需要重新开辟空间，效率较低，因此 java 设计者还提提供了 StringBuilder 和 StringBuffer 来增强 String 的功能，并提高效率（后面我们还会详细介绍 StringBuilder 和 StringBuffer）。

看一段代码：

String s = new String("");
for(int i = 0;i < 80000;i++) {
    s += "hello";
}

这段代码一直不停第地给 s 重新赋值，一直创建对象，效率低下。

(1) equals()：区分大小写，判断内容是否相等。

String str1 = "hello";
String str2 = "Hello";
System.out.println(str1.equals(str2));//false

(2) equalslgnoreCase()：忽略大小写，判断内容是否相等。

boolean res = "john".equalsIgnoreCase("John");
System.out.println(res);//true

(3) length()：获取字符串长度。（注意：获取数组长度用的是 arr.length）

System.out.println("韩顺平".length());//3

(4) indexOf()：获取字符或子串在字符串中第一次出现的位置索引（从0开始），若找不到，返回 -1。

String s1 = "wer@terwe@g";
System.out.println(s1.indexOf('@'));//3
System.out.println(s1.indexOf("we"));//0

(5) lastlndexOf()：获取字符或子串在字符串中最后一次出现的位置索引（从0开始），若找不到，返回 -1。

String s2 = "wer@terwe@g@";
System.out.println(s2.lastIndexOf('@'));//11
System.out.println(s2.lastIndexOf("we"));//7

(6) substring()：截取指定范围的子串。str.substring(n)从索引为 n 的字符开始，截取到最后；str.substring(n1，n2)从索引为 n1 的字符开始，截取到索引为 n2 -1 的字符。

String name="hello,张三";
System.out.println(name.substring(6));//输出“张三”
System.out.println(name.substring(2,5));//输出“llo”

(7) trim()：去掉字符串前后的空白（空格、\t、\n）

String str = " \t  hello \n ";
System.out.println(str);
System.out.println(str.trim());

输出结果：

 	  hello 
 
hello

(8) charAt()：获取某索引处的字符，注意不能使用 str[index] 这种方式.。

String str = "0123456";
System.out.println(str.charAt(4));//4

(9) toUpperCase()：将字符串中的字母全部转变为大写

String str = "HeLlowOrld";
System.out.println(str.toUpperCase());//HELLOWORLD

(10) toLowerCase()：将字符串中的字母全部转变为小写

String str = "HeLlowOrld";
System.out.println(str.toLowerCase());//helloworld

(11) concat()：字符串拼接

String str1 = "hello ";
String str2 = "world";
System.out.println(str1.concat(str2).concat(" today"));
//输出：hello world today

(12) replace()：s.replace(str1, str2) 将字符串 s 中的所有 str1 替换为 str2

String str = "jack tom jerry tom jerry";
System.out.println(str.replace("tom","smith"));
//输出：jack smith jerry smith jerry

(13) split()：使用分割符对字符串进行分割，某些分割符需要转义，比如 “\” 等。
【例1】

String str = "锄禾日当午,汗滴禾下土,谁知盘中餐,粒粒皆辛苦";
String[] strArr = str.split(",");
for (int i=0; i<strArr.length; i++){
    System.out.println(strArr[i]);
}

输出结果：

锄禾日当午
汗滴禾下土
谁知盘中餐
粒粒皆辛苦

【例2】

String filePath = "F:\\aaa\\bbb";
String[] fileArr = filePath.split("\\\\");
for (int i = 0; i < fileArr.length; i++) {
    System.out.println(fileArr[i]);
}

输出结果：

F:
aaa
bbb

(14) toCharArray()：将字符串转成字符数组

String str = "hello";
char[] arr = str.toCharArray();
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    System.out.println(arr[i]);
}

输出结果：

h
e
l
l
o

(15) compareTo()： 比较两个字符串的大小。若前者大，返回正数；若后者大，返回负数；若相等，返回 0。
细节：

• 若两个字符串完全相同，就返回 0；
• 若逐字符比较时，在某对字符处可以比较出两字符串的大小，就返回这对字符的差值。
• 若比较到最后，发现前面字符都相同，就返回 str1.length()-str2.length()。

String str1 = "jack";
String str2 = "tom";
String str3 = "jackabc";
System.out.println(str1.compareTo(str2));//-10
System.out.println(str1.compareTo(str3));//-3

(16) format()：将字符串格式化
%s、%d、%.nf、%c 等称为占位符，这些占位符会由后面变量来替换。其中，%.nf 可以被 float 或 double 类型来替换，且会四舍五入。

String name = "john";
int age = 10;
double score = 56.847;
char gender='男';
String info =
        "我的姓名是"+name+",年龄是"+age+",成绩是"+score+",性别是"+gender;
System.out.println("info = " + info);
String formatstr = "我的姓名是%s,年龄是%d，成绩是%.2f,性别是%c";
String info2 = String.format(formatstr, name, age, score, gender);
System.out.println("info2 = " + info2);

输出结果：

info = 我的姓名是john,年龄是10,成绩是56.847,性别是男
info2 = 我的姓名是john,年龄是10，成绩是56.85,性别是男

3. StringBuffer 类

3.1 StringBuffer 类基本介绍

StringBuffer 类的继承和实现关系：

• StringBuffer 实现了 Serializable 接口，所以 StringBuffer 的对象是可串行化 / 序列化的，可以在网络上传输、保存到文件。
• 父类 AbstractStringBuilder 中，有一个用于存放字符串内容的属性 char[] value，且不是 final 的。
• StringBuffer 是一个 final 类，不能被继承。

3.2 String 与 StringBuffer 的对比

• String 保存的是字符串常量，里面的值不能更改，每次 String 的更新实际上就是更改指向的地址（创建新对象），所以会产生很多废弃的对象，效率较低。（private final char value[] 的内容存放在常量池中）注：value 不可以更改指向，但可以更改所指位置的内容，但这个是源码层面的，程序员利用不了这个 “可更改内容” 的特点，所以只能当 String 是不可修改的。
• StringBuffer 保存的是字符串变量，里面的值可以更改，每次 StringBuffer 的更新只更新内容，不更新地址（不创建新对象），效率较高。（char[] value 的内容存放放在堆中）例外的情况：只有 value 原来指向的位置不够用时，才会更改地址。
  

3.3 StringBuffer 构造器

StringBuffer() ：指定父类 AbstractStringBuilder 中的 value 字符数组大小为默认值16，内容为空。

StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();

指定父类 AbstractStringBuilder 中的 value 字符数组大小为100，内容为空。

StringBuffer stringBuffer1 = new StringBuffer(100);

指定父类 AbstractStringBuilder 中的 value 字符数组大小为 “指定的字符串长度”+16，内容为 “指定的字符串”。

StringBuffer stringBuffer2 = new StringBuffer("hello");

java.lang.StringBuffer 代表可变的字符序列，可以对字符串内容进行增删。
很多方法与 String 相同，但 StringBuffer 是可变长度的。
StringBuffer 是一个容器。

3.4 String 与 StringBuffer 的转换

(1) String ➡ StringBuffer

//方式1
String str = "hello tom";
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(str);
//方式2
StringBuffer stringBuffer1 = new StringBuffer();
stringBuffer1.append(str);

(2) StringBuffer ➡ String

StringBuffer stringBuffer2 = new StringBuffer("hello");
//方式1
String str1 = stringBuffer2.toString();
//方式2
String str2 = new String(stringBuffer2);

3.5 StringBuffer 类的常用方法

(1) append()：追加

StringBuffer s = new StringBuffer("hello");
s.append(',');
s.append("jack").append(100).append(true).append(10.5);
System.out.println(s);//hello,jack100true10.5

(2) delete()：删除 [start,end) 的字符

StringBuffer s1 = new StringBuffer("01234567");
s1.delete(2, 5);
System.out.println(s1);//01567

(3) replace()：替换[start,end) 的字符

StringBuffer s2 = new StringBuffer("01234567");
s2.replace(2,5,"aaaa");
System.out.println(s2);//01aaaa567

(4) indexOf()：查找指定的子串在字符串第一次出现的索引，如果找不到返回 -1

StringBuffer s3 = new StringBuffer("01234567");
System.out.println(s3.indexOf("456"));//4

(5) insert()：在指定索引处插入字符串

StringBuffer s4 = new StringBuffer("01234567");
s4.insert(5, "aa");
System.out.println(s4);//01234aa567

(6) length()：长度

StringBuffer s5 = new StringBuffer("01234567");
System.out.println(s5.length());//8

3.6 练习

【例1】下面代码输出什么

String str = null;
StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append(str);//把str直接当成”null“字符串追加到了sb的尾部
System.out.println(sb.length());//4
System.out.println(sb);//null

【例2】下面代码是否会抛出异常

String str = null;
StringBuffer sb1 = new StringBuffer(str);
System.out.println(sb1);

上面的代码会报空指针异常，原因是第二行在创建 StringBuffer 对象时，会将父类中的 value 字符数组的大小置为str.length()+16，而此时的 str 为空，所以报空指针异常。在 StringBuffer 类的构造器中可以看到：

【例3】给定一个数字，小数点前每 3 位用逗号隔开。

String str = "87123564.59";
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(str);
for (int i = stringBuffer.indexOf(".")-3; i > 0 ; i-=3) {
    stringBuffer.insert(i, ",");
}
System.out.println(stringBuffer);//87,123,564.59

4. StringBuilder 类

4.1 StringBuilder 基本介绍

• StringBuilder 用法与 StringBuffer 相同，但不保证同步（不是线程安全的），可以在单线程时用作 StringBuffer 的简易替换。如果可能，建议优先采用该类，因为它在大多数实现中比 StringBuffer 快。
• StringBuilder 上的主要操作是 append 和 insert 方法，可以重载这些方法，来接受任意类型的数据。
• StringBuilder 和 StringBuffer 均代表可变的字符序列，使用方法与 StringBuffer 相同。

StringBuilder 可以在一些场景下替换 StringBuffer 的原因是：两者的继承、实现关系相同：

4.2 StringBuilder 结构剖析

• StringBuilder 继承 AbstractStringBuilder 类。
• StringBuilder 实现了 Serializable 接口，说明 StringBuilder 对象是可串行化 / 序列化的(对象可以网络传输或保存到文件）
• StringBuilder 是 final 类，不能被继承。
• StringBuilder 对象字符序列仍存放在其父类 AbstractStringBuilder 的 char[] value中。因此，字符序列是存放在堆中的。
• StringBuilder 的方法，没有做互斥处理，即没有 synchronized 关键字，因此只能在单线程的情况下使用。

4.3 String、StringBuffer、StringBuilder 的比较

• String：不可变字符序列，效率低，但是复用率高（不同变量可以指向常量池中同一个字符串常量）。

• StringBuffer：可变字符序列、效率较高（增删）、线程安全

• StringBuilder：可变字符序列、效率最高、线程不安全（多个线程同时操作时，产生错误的结果）
  

• String 使用注意事项，先看一段代码：

  string s = "a";
  s += "b";
  

  上面代码中，先初始化 s 为 ”a“，之后又更新 s。这样 s 之前指向的字符串就被丢弃。如果是在循环中，就会导致大量废弃字符串对象占用空间，影响程序的性能。因此，如果要对 String 做大量修改，就不要使用 String。

• 效率：StringBuilder > StringBuffer > String

String、StringBuffer和StringBuilder 的适用场景总结：

• 如果字符串存在大量的修改操作，一般使用 StringBuffer 或 StringBuilder。
• 如果字符串存在大量的修改操作，并在单线程的情况，使用 StringBuilder。
• 如果字符串存在大量的修改操作，并在多线程的情况，使用 StringBuffer。
• 如果我们字符串很少修改，被多个对象引用，使用 String，比如配置信息等（数据库的用户名、密码、id 等）。
• StringBuilder 的方法使用和StringBuffer 一样，不再说。

5. Math类

5.1 基本介绍

Math 类有许多与数学运算有关的方法，如：指数、对数、平方根和三角函数。这些方法一般都是静态方法，直接使用即可。

5.2 方法一览（均为静态方法）

关于下列方法的返回类型，可以 Ctrl + B 定位到源码中去查看。

(1) abs()： 求绝对值。

int abs = Math.abs(-9);
System.out.println(abs);//9

(2).pow()： 求幂，返回 double 类型。

double pow = Math.pow(-2, 4);
System.out.println(pow);//16.0

(3) ceil()：向上取整，返回 double 类型。

double ceil = Math.ceil(-3.0001);
System.out.println(ceil);//-3.0

(4) floor()： 向下取整，返回 double 类型。

double floor = Math.floor(-4.999);
System.out.println(floor);//-5.0

(5) round()： 四舍五入，返回 double 类型。相当于Math.floor(该参数+0.5)

long round = Math.round(-5.001);
System.out.println(round);//-5

(6) sqrt()：开平方。

double sqrt = Math.sqrt(9);
System.out.println(sqrt);//3.0
System.out.println(Math.sqrt(-9));//NAN(not a number)

(7) random()：生成随机数。Math.random()生成的是 [0, 1) 的随机数，生成 [a, b] 的随机整数：(int) (a + Math.random() * (b - a + 1))

int a = 2, b = 7;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    System.out.print((int) (a + Math.random() * (b - a + 1)) + " ");
}

输出结果：

2 2 6 4 2 7 4 2 4 7 

(8) max()：求两个数的最大值。有重载的方法，可以求 int、float、double、long 类型的两个数的较大值。

int max = Math.max(2, 9);
System.out.println(max);//9

(9) min()：求两个数的最小值。有重载的方法，可以求 int、float、double、long 类型的两个数的较小值。

int min = Math.min(2, 9);
System.out.println(min);//2

6. Arrays 类

6.1 Arrays 类的常用方法

Arrays 类包含一些静态方法，用于管理或操作数组（如：排序、搜索)。
(1) toString()：返回数组的字符串形式

Integer[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
System.out.println(Arrays.toString(arr));//输出：[1, 2, 3, 4, 5]

为什么这么输出？看 Arrays.toString 方法的源码：

源码的含义是：将数组中的每个元素先转成字符串，再追加到一个 StringBuilder 对象中。在所有元素追加之前和之后，还追加了 “[” 和 “]” 。最后将这个 StringBuilder 对象转成 String 返回。

(2) sort()：排排序（默认排序和定制排序）

默认排序：

Integer[] arr = {5, 1, 3, 2, 4};
//因为数组是引用类型，所以通过sort排序后，会直接影响到实参arr
Arrays.sort(arr);
System.out.println(Arrays.toString(arr));//[1, 2, 3, 4, 5]

定制排序：
sort 方法传入两个参数：① 待排序的数组 arr；② 实现了Comparator 接口的匿名内部类，该匿名内部类要实现 compare方法。

从小到大排序：

Integer[] arr = {5, 1, 3, 2, 4};
Arrays.sort(arr, new Comparator() {
    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {
        Integer i1 = (Integer) o1;
        Integer i2 = (Integer) o2;
        return i1 - i2;
    }
});
System.out.println(Arrays.toString(arr));
//[1, 2, 3, 4, 5]

从大到小排序：将 compare 方法中的 return 语句改为return i2 - i1;

(3) binarySearch()： 在升序数组中，用二分查找的方式查找指定元素，并返回索引；若元素不存在，返回 -(low + 1)，low 是该元素按照大小顺序应该所在的位置。

Integer[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
System.out.println(Arrays.binarySearch(arr, 4));//3
System.out.println(Arrays.binarySearch(arr, 100));//-6=-(5+1)

(4) copyOf()：数组元素的复制
newArr = Arrays.copyOf(arr, n)表示从 arr 数组中，拷贝 n 个元素到 newArr 数组中。
若 n > arr.length，就在新数组后面补 null；
若 n < 0，就抛出异常 “NegativeArraySizeException”。

该方法的底层使用的是 System.arraycopy()。

Integer[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
Integer[] newArr1 = Arrays.copyOf(arr, arr.length);
System.out.println(Arrays.toString(newArr1));
Integer[] newArr2 = Arrays.copyOf(arr, arr.length-1);
System.out.println(Arrays.toString(newArr2));
Integer[] newArr3 = Arrays.copyOf(arr, arr.length+1);
System.out.println(Arrays.toString(newArr3));

输出结果：

[1, 2, 3, 4, 5]
[1, 2, 3, 4]
[1, 2, 3, 4, 5, null]

拷贝元素的个数 < 0 时，抛出 NegativeArraySizeException 异常：

Integer[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
Integer[] newArr4 = Arrays.copyOf(arr, -1);
System.out.println(Arrays.toString(newArr4));

(5) fill()：数组元素的填充，可以理解为：替换原来的所有元素

Integer[] arr = new Integer[]{9, 3, 2};
Arrays.fill(arr, 99);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
//输出：[99, 99, 99]

(6) equals()：比较两个数组元素内容是否完全一致，完全一致返回 true；否则返回false。

Integer[] arr1 = {1, 2, 3, 4, 5};
Integer[] arr2 = {1, 2, 3, 4, 5};
System.out.println(Arrays.equals(arr1, arr2));//true

(7) asList()：将一组值，转换成 list。

下面代码中，asList 方法会将（2, 3, 4, 5, 6, 1）数据转成一个 List 集合。
返回的 asList 编译类型为 List(一个接口），该接口下有很多实现子类，asList 运行类型就是其中一个实现子类 ArrayList（Arrays 类中的一个静态内部类）。

List asList = Arrays.asList(2,3,4,5,6,1);
System.out.println("asList="+ asList);
System.out.println("asList的运行类型："+asList.getClass());

输出结果：

asList=[2, 3, 4, 5, 6, 1]
asList的运行类型：class java.util.Arrays$ArrayList

6.2 练习

自定义 Book 类，里面包含 name 和 price 属性。有 4 个书对象，按 price 降序排序。

public class Exercise {
    public static void main(String[] args) {
        Book[] books = new Book[4];
        books[0] = new Book("红楼梦",100);
        books[1] = new Book("金瓶梅",90);
        books[2] = new Book("青年文摘",5);
        books[3] = new Book("Java从入门到放弃",300);
        Arrays.sort(books, new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                Book book1 = (Book) o1;
                Book book2 = (Book) o2;
                //方法返回值已经固定为int，按原来的思路直接返回book1.getPrice() - book2.getPrice()不可行，因为这是double值
               	//可以转换思路，先用一个double变量接收该double值，根据double值的正负返回一个正整数、负整数或0
                double priceDiff = book1.getPrice() - book2.getPrice();
                //如果发现输出顺序与预期相反，调整返回的-1与1的顺序就行
                if(priceDiff > 0){
                    return -1;//只要是负数就行
                }else if(priceDiff < 0){
                    return 1;//只要是正数就行
                }else {
                    return 0;
                }
            }
        });
        System.out.println(Arrays.toString(books));
    }
}
class Book{
    private String name;
    private double price;

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

    public String getName() {
        return name;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }

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

输出结果：

[Book{name='Java从入门到放弃', price=300.0}, Book{name='红楼梦', price=100.0}, Book{name='金瓶梅', price=90.0}, Book{name='青年文摘', price=5.0}]

7. System 类

(1) exit()：一般就用 exit(0) 表示程序退出。0表示一个状态，正常的状态。

System.out.println("ok1");
System.exit(0);
System.out.println("ok2");

输出结果：

ok1

(2) arraycopy()：复制数组元素，比较适合底层调用。我们一般使用 Arrays.copyOf 完成复制数组（底层用的就是 System.arraycopy()）。
用法：System.arraycopy(源数组, 源数组起始位置, 目标数组, 目标数组起始位置, 待拷贝的元素个数)，如果拷贝的元素个数过多，就报数组越界异常。

int[] src={1,2,3};
int[] dest = new int[3];//初始时为{0, 0, 0}
System.arraycopy(src, 0, dest, 1, 2);
System.out.println(Arrays.toString(dest));

输出结果：

[0, 1, 2]

(3) currentTimeMillens()：返回当前时间距离 1970 年 1 月 1 日 0 时的毫秒数。

System.out.println(System.currentTimeMillis());//1665405672194

(4) gc()：运行垃圾回收机制 System.gc();

8. Biglnteger 和 BigDecimal 类

8.1 Biglnteger 类

当需要处理很大的整数时，long 会不够用：

这时，可以用 Biglnteger 类来解决（无论多大的数都可以）。

BigInteger bigInteger = new BigInteger("10000000000000000000");

BigInteger 不能直接加减乘除，要使用对应的方法。

BigInteger bigInteger1 = new BigInteger("10000000000000000000");
BigInteger bigInteger2 = new BigInteger("100");
System.out.println(bigInteger1.add(bigInteger2));
System.out.println(bigInteger1.subtract(bigInteger2));
System.out.println(bigInteger1.multiply(bigInteger2));
System.out.println(bigInteger1.divide(bigInteger2));

输出结果：

10000000000000000100
9999999999999999900
1000000000000000000000
100000000000000000

BigInteger 底层处理的是字符串，处理完之后再转成 BigInteger。

8.2 BigDecimal 类

当小数要求位数较多时，double 就不能满足需求了：

double num = 12.12345628746872354395483d;
System.out.println(num);

输出结果：

12.123456287468724

这时可以用 BigDecimal 类来解决。

BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal("12.12345628746872354395483");
System.out.println(bigDecimal);

输出结果：

12.12345628746872354395483

BigDecimal 也不能直接加减乘除，要使用对应的方法。

BigDecimal bigDecimal1 = new BigDecimal("12.12345628746872354395483");
BigDecimal bigDecimal2 = new BigDecimal("2");

System.out.println(bigDecimal1.add(bigDecimal2));
System.out.println(bigDecimal1.subtract(bigDecimal2));
System.out.println(bigDecimal1.multiply(bigDecimal2));
//除法直接这样写，可能会撇出异常ArithmeticException
System.out.println(bigDecimal1.divide(bigDecimal2));

输出结果：

14.12345628746872354395483
10.12345628746872354395483
24.24691257493744708790966
6.061728143734361771977415

上面代码中，除法可能会抛出异常。原因是：可能出现除不尽的情况。若除数换成 3 ，就会抛出异常。解决办法是：在 divide 方法的第二个参数处指定精度 BigDecimal.ROUND_CEILING。这样的话，如果有除不尽的，就会保留分子的精度（小数位数）。

BigDecimal bigDecimal1 = new BigDecimal("12.12345628746872354395483");
BigDecimal bigDecimal2 = new BigDecimal("3");
System.out.println(bigDecimal1.divide(bigDecimal2, BigDecimal.ROUND_CEILING));

输出结果：

4.04115209582290784798495
//小数点后的位数与bigDecimal1相等

BigDecimal 底层处理的是字符串，处理完之后再转成 BigDecimal。

9. 日期类

9.1 题外话：idea 中类的结构图

9.2 第一代日期类

(1) 获取当前系统时间

//不要引入 java.sql.Date，要引入 java.util.Date
Date d1 = new Date();
System.out.println("当前日期：" + d1);

输出结果：

当前日期：Mon Oct 10 22:12:37 CST 2022

默认输出的日期格式是国外的方式，因此通常需要对格式进行转换：

Date d1 = new Date();
SimpleDateFormat sdf= new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日 hh:mm:ss E");
String format =sdf.format(d1);//format:将日期转换成指定格式的字符串
System.out.println("当前日期："+format);

输出结果：

当前日期：2022年10月10日 10:15:58 星期一

(2) 通过指定毫秒数得到时间

Date d2 = new Date(9234567);
System.out.println("d2:" + d2);

输出结果：

d2=Thu Jan 01 10:33:54 CST 1970

(3) 把一个格式化的 String 转成对应的 Date

String s ="1996年01月01日 10:20:30 星期一";
//在把String->Date时,使用的sdf格式需要和你给的string的格式一样，否则会抛出转换异常
SimpleDateFormat sdf= new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日 hh:mm:ss E");
Date parse = sdf.parse(s);
System.out.println("parse："+ parse);

输出结果：

parse：Mon Jan 01 10:20:30 CST 1996

9.3 第二代日期类

第二代日期类，主要就是 Calendar 类（日历）。继承和实现关系如下图：

• Calendar 类是一个抽象类

• Calendar 类的构造器是 protected，可以通过 getInstance(）来获取实例（是Calendar子类的实例吗，Calendar 作为一个抽象类不能直接实例化啊）

  Calendar c = Calendar.getInstance();
  System.out.println(c);
  

  输出结果：

  java.util.GregorianCalendar[time=1667034489446,areFieldsSet=true,areAllFieldsSet=true,lenient=true,zone=sun.util.calendar.ZoneInfo[id="Asia/Shanghai"...
  

• Calendar 类提供了大量的方法和字段，但没有专门的格式化方法，所以需要自行组合显示。

  Calendar c = Calendar.getInstance();
  System.out.println("年:"+c.get(Calendar.YEAR));
  //月份从0开始
  System.out.println("月:"+(c.get(Calendar.MONTH)+1));
  System.out.println("日:"+ c.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
  //HOUR_OF_DAY是24进制，HOUR是12进制
  System.out.println("小时："+c.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));
  System.out.println("分钟："+c.get(Calendar.MINUTE));
  System.out.println("秒："+c.get(Calendar.SECOND));
  System.out.println(c.get(Calendar.YEAR) + "-" + (c.get(Calendar.MONTH) + 1) + "-" + c.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
  

  输出结果：

  年:2022
  月:10
  日:29
  小时：17
  分钟：20
  秒：36
  2022-10-29
  

9.4 第三代日期类

9.4.1 前两代日期类的不足

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 JDK1.1 引入 Calendar 类之后被弃用了。而 Calendar 也存在问题：
(1) 可变性：日期和时间这样的类应该是不可变的，但 Calendar 是可变的。
(2) 偏移性：月份都从 0 开始，比较奇怪。
(3) 格式化：没有用于格式化的方法。
(4) 不是线程安全的；不能处理闰秒等（每隔2天，多出1s）。

9.4.2 第三代日期类常见方法(JDK8 引入)

**(1) LocalDate、LocalTime、LocalDateTime **

LocalDate：获取日期字段，只包含年月日
LocalTime：获取时间字段，只包含时分秒
LocalDateTime：获取日期+时间

LocalDateTime ldt = LocalDateTime.now();
System.out.println(ldt);
System.out.println("年："+ldt.getYear());
System.out.println("月："+ldt.getMonth());//输出月份的英文
System.out.println("月："+ldt.getMonthValue());//输出月份的值
System.out.println("日："+ldt.getDayOfMonth());
System.out.println("时："+ldt.getHour());
System.out.println("分："+ldt.getMinute());
System.out.println("秒："+ldt.getSecond());

输出结果：

2022-10-29T17:52:42.107
年：2022
月：OCTOBER
月：10
日：29
时：17
分：52
秒：42

LocalDate 与 LocalTime 的使用与 LocalDateTime 相同，方法调用方式也一样。

LocalDate ld = LocalDate.now();
LocalTime lt = LocalTime.now();

(2) DateTimeFormatter 格式日期类

LocalDateTime ldt = LocalDateTime.now();
DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy年MM月dd日 HH时mm分ss秒");
String strDate = dtf.format(ldt);
System.out.println(strDate);

DateTimeFormatter dtf2 = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
String strDate2 = dtf2.format(ldt);
System.out.println(strDate2);

输出结果：

2022年10月29日 18时47分59秒
2022-10-29 18:47:59

(3) Instant 时间戳
Instant 时间戳与 Date 类转换的方式：

//通过静态方法now()获取当前的时间戳对象
Instant now = Instant.now();
System.out.println(now);
//Instant → Date
Date date = Date.from(now);
System.out.println(date);
//date → Instant
Instant instant = date.toInstant();
System.out.println(instant);

输出结果：

2022-10-29T10:57:23.719Z
Sat Oct 29 18:57:23 CST 2022
2022-10-29T10:57:23.719Z

(4) plus / minus 增加 / 减少日期的某个部分

LocalDateTime ldt = LocalDateTime.now();
DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

LocalDateTime plusLdt = ldt.plusDays(890);
System.out.println("890天后："+dtf.format(plusLdt));

LocalDateTime minusLdt = ldt.minusMinutes(3456);
System.out.println("3456分钟前："+dtf.format(minusLdt));

输出结果：

890天后：2025-04-06 19:09:55
3456分钟前：2022-10-27 09:33:55

10. 本章练习

【例1】将字符串中的指定部分进行反转。比如：将 ”abcdef“ 反转为 “aedcbf“。
通过编写方法public static String reverse(String str,int start,int end)实现。

public class StrReverse {
    public static void main(String[] args) {
		String str = "abcdef";
		str = reverse(str, 1, 4);
		System.out.println(str);
    }
    public static String reverse(String str, int start, int end){
    	//String转字符数组
        char[] charArr = str.toCharArray();
        for (int i = start, j = end; i < j; i++, j--) {
            char temp = charArr[i];
            charArr[i] = charArr[j];
            charArr[j] = temp;
        }
        //字符数组转String
        return new String(charArr);
    }
}

输出结果：

aedcbf

增加异常处理机制后的代码：

public class StrReverse {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "abcdef";
        try {
            str = reverse(str, 1, 4);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
            return;
        }
        System.out.println(str);
    }
    public static String reverse(String str, int start, int end){
        if (!(str!=null && start >= 0 && start < end && end < str.length())){
            throw new RuntimeException("参数不正确");
        }
        //如果上面抛出异常，下面的代码就不再执行
        char[] charArr = str.toCharArray();
        for (int i = start, j = end; i < j; i++, j--) {
            char temp = charArr[i];
            charArr[i] = charArr[j];
            charArr[j] = temp;
        }
        return new String(charArr);
    }
}

【例2】输入用户名、密码、邮箱，如果信息录入正确，则提示注册成功，否则生成异常对象。要求：
（1）用户名长度为 2 或 3 或 4
（2）密码的长度为 6，要求全是数字
（3）邮箱中包含 @ 和 . 并且 @ 在 . 的前面

public class Register {
    public static void main(String[] args) {
        boolean res = false;
        try {
            //该句出现异常时，try中的剩余语句不再执行
            regs("tom", "123456", "[email protected]");
            System.out.println("注册成功");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());//输出错误信息
        }
    }
    public static void regs(String userName, String pwd, String email){
        //过关斩将法
        if (userName==null || pwd==null || email==null){
            throw new RuntimeException("信息不能为空");
        }
        if (!(userName.length()>=2 && userName.length()<=4)){
            throw new RuntimeException("用户名不正确");
        }
        if (!(pwd.length() == 6 && isDigit(pwd))){
            throw new RuntimeException("密码不正确");
        }
        int atIndex = email.indexOf('@');
        int dotIndex = email.indexOf('.');
        if (!(atIndex!=-1 && dotIndex!=-1 && atIndex<dotIndex)){
            throw new RuntimeException("邮箱不正确");
        }
    }

    private static boolean isDigit(String pwd) {
        char[] charArray = pwd.toCharArray();
        for (int i = 0; i < pwd.length(); i++) {
            if (charArray[i]<'0' || charArray[i]>'9'){
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
}

【例3】编写 Java 程序，输入形式为：Willian Jefferson Clinton 的人名，以 Clinton,Willian.J 的形式打印出来。其中 .J 是中间单词的首字母。

public class OptName {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "Willian Jefferson Clinton";
        try {
            printName(str);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }

    private static void printName(String str) {
        if (str == null){
            throw new RuntimeException("名字不能为空");
        }
        String[] strArr = str.split(" ");
        if (strArr.length != 3){
            throw new RuntimeException("名字应为三个单词");
        }
        String format = String.format("%s,%s.%c", strArr[2], strArr[0], strArr[1].toUpperCase().charAt(0));
        System.out.println(format);
    }
}

【例4】输入字符串，判断里面有多少个大写字母，多少个小写字母，多少个数字。

public class Homework4 {
    public static void main(String[] args) {
        String str = null;
        try {
            printNum(str);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }

    private static void printNum(String str) {
        if (str == null){
            throw new RuntimeException("字符串不能为null");
        }
        int upperCount = 0;
        int lowerCount = 0;
        int digitCount = 0;
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            if (str.charAt(i)>='A' && str.charAt(i)<='Z'){
                upperCount++;
            }else if (str.charAt(i)>='a' && str.charAt(i)<='z'){
                lowerCount++;
            }else if (str.charAt(i)>='0' && str.charAt(i)<='9'){
                digitCount++;
            }
        }
        System.out.println(upperCount);
        System.out.println(lowerCount);
        System.out.println(digitCount);
    }
}

小结 String 的遍历：

• 只是单纯地遍历：
  （1）先用 str.toCharArray() 将 String 转成字符数组，再遍历字符数组；
  （2）用 str.charAt(i)
• 遍历并作出改动：只能用（1）