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Java SE(13)——工具类

news 2025/6/14 6:26:30

1.String

1.1 构建字符串

在Java中，String类的构建方式有很多种，这里介绍常见的四种

//构建字符串public static void main(String[] args) {//1.使用字符串常量进行赋值String string1 = "Hello World";System.out.println(string1);//2.new StringString string2 = new String("Hello World");System.out.println(string2);//3.使用字符数组构造char[] chars = new char[]{'H','e','l','l','o',' ','W','o','r','l','d'};String string3 = new String(chars);System.out.println(string3);//4.使用字节数组构造byte[] bytes = new byte[]{72,101,108,108,111,32,87,111,114,108,100};String string4 = new String(bytes);System.out.println(string4);}

1.2 字符串存储原理

//字符串存储原理public static void main(String[] args) {String string1 = "Hello World";String string2 = "Hello World";String string3 = new String("Hello World");System.out.println(string1 == string2);//trueSystem.out.println(string1 == string3);//false}

在这里插入图片描述

字符串常量池：是Java中用于优化字符串存储和性能的一种机制，旨在通过共享字符串字面量来节省内存并提高性能。实际是一个固定大小的HashTable(一种高效用来进行查找的数据结构)
字符串常量池的工作原理

字面量创建：当你在代码中使用字符串字面量(例如 “Hello World”)时，Java会首先检查字符串常量池中是否已经存在相同的字符串。如果存在，则直接返回池中字符串的引用；如果不存在，则在池中创建一个新的字符串对象
使用new关键字创建字符串：当你使用 new 关键字创建字符串对象时，Java会创建一个新的字符串实例，即使字符串常量池中已经存在相同的字符串

1.3 字符串常用方法介绍

1.3.1 字符串的比较

1.使用==进行比较：对于基本类型，比较的是变量中的值；对于引用类型比较的是引用中的地址

//使用==进行比较public static void main(String[] args) {int a = 1;int b = 1;int c = 2;System.out.println(a == b);//trueSystem.out.println(a == c);//falseString string1 = new String("Hello World");String string2 = new String("Hello World");System.out.println(string1 == string2);//false}

2.使用equals方法进行比较：Object中equals默认按照==比较；String重写equals方法后按照字典序比较，相同返回true，不同返回false

//使用equals方法进行比较public static void main(String[] args) {String string1 = new String("Hello World");String string2 = new String("Hello World");String string3 = new String("hello world");System.out.println(string1.equals(string2));//trueSystem.out.println(string1.equals(string3));//false}

3.使用compareTo方法进行比较
- 逐字符比较：
  从两个字符串的第一个字符开始，逐个字符进行比较。比较字符的Unicode值(即字符的整数值)。如果在某个位置上的字符不同，则返回两个字符的Unicode值之差
- 长度比较：如果所有对应字符都相同，但其中一个字符串比另一个字符串长，则返回两个字符串长度之差

//使用compareTo方法进行比较public static void main(String[] args) {String string1 = new String("Hello World");String string2 = new String("Hello World");String string3 = new String("hello world");String string4 = new String("Hello");System.out.println(string1.compareTo(string2));//返回0System.out.println(string1.compareTo(string3));//返回-32,'H' - 'h'System.out.println(string1.compareTo(string4));//返回6,string1比string4长6个字符}

1.3.2 字符串的查找

char charAt(int index)：返回index下标的字符，如果index为负数或者越界，抛出StringIndexOutOfBoundsException异常

//charAtpublic static void main(String[] args) {String string = "0123456789";System.out.println(string.charAt(0));//0System.out.println(string.charAt(100));//StringIndexOutOfBoundsExceptionSystem.out.println(string.charAt(-1));//StringIndexOutOfBoundsException}

int indexOf(int ch)：返回指定字符在字符串中第一次出现的索引位置。如果字符未在字符串中找到，则返回-1。参数以Unicod代码点(int类型)形式传入

//indexOfpublic static void main(String[] args) {String string = "HelloWorld";//H的Unicode值:72System.out.println(string.indexOf(72));//返回H的下标0System.out.println(string.indexOf(1));//返回-1}

int indexOf(int ch, int fromIndex)：从fromIndex下标开始，返回指定字符在字符串中第一次出现的索引位置。如果字符未在字符串中找到，则返回-1。参数以Unicod代码点(int类型)形式传入

//indexOfpublic static void main(String[] args) {String string = "HelloHello";//H的Unicode值:72System.out.println(string.indexOf(72, 3));//返回第二个H的下标5}

int indexOf(String str)：返回指定字符在字符串中第一次出现的索引位置。如果字符未在字符串中找到，则返回-1

//indexOfpublic static void main(String[] args) {String string = "HelloWorld";//H的Unicode值:72System.out.println(string.indexOf("H"));//返回H的下标0System.out.println(string.indexOf('H'));//返回H的下标0System.out.println(string.indexOf("Z"));//返回-1System.out.println(string.indexOf('Z'));//返回-1}

int indexOf(String str, int fromIndex)：从fromIndex下标开始，返回指定字符在字符串中第一次出现的索引位置。如果字符未在字符串中找到，则返回-1

//indexOfpublic static void main(String[] args) {String string = "HelloHello";System.out.println(string.indexOf("H", 3));//返回第二个H的下标5}

1.3.3 字符串转换

valueOf：将不同的数据类型转换为字符串

//valueOfpublic static void main(String[] args) {String string1 = String.valueOf(10);System.out.println(string1);//10String string2 = String.valueOf(10.0);System.out.println(string2);//10.0String string3 = String.valueOf(true);System.out.println(string3);//true}

字符串转换为其他数据类型

public static void main(String[] args) {int data1 = Integer.parseInt("12345");System.out.println(data1);//12345double data2 = Double.parseDouble("12345.0");System.out.println(data2);//12345.0boolean data3 = Boolean.parseBoolean("true");System.out.println(data3);//true}

String toUpperCase()：将字符串中的所有字符转换为大写形式
String toLowerCase()：将字符串中的所有字符转换为小写形式

//String toUpperCase()
//String toLowerCase()public static void main(String[] args) {String string1 = "Hello World";System.out.println(string1.toLowerCase());//hello worldString string2 = "Hello World";System.out.println(string2.toUpperCase());//HELLO WORLD}

char[] toCharArray()：将字符串转换为字符数组

//toCharArraypublic static void main(String[] args) {String string = "Hello World";char[] array = string.toCharArray();for (char c : array) {System.out.print(c + " ");}//输出结果：H e l l o   W o r l d System.out.println();}

static String format(String format, Object... args)：通过格式化字符串和可变参数生成格式化后的字符串输出

//formatpublic static void main(String[] args) {String name = "Alice";int age = 30;String result1 = String.format("Name: %s, Age: %d", name, age);System.out.println(result1);//Name: Alice, Age: 30String result2 = String.format("%d-%d-%d", 2025, 6,12);System.out.println(result2);//2025-6-12}

1.3.4 字符串替换

方法	功能
`String replaceAll(String regex, String replacement)`	将所有的regex替换为replacement
`String replaceFirst(String regex, String replacement)`	将首个regex替换为replacement

//replaceAll
//replaceFirstpublic static void main(String[] args) {String string = "Hello World";String string1 = string.replaceAll("l", "_");System.out.println(string1);//He__o Wor_dString string2 = string.replaceFirst("l", "_");System.out.println(string2);//He_lo World}

1.3.5 字符串拆分

方法	功能
`String[] split(String regex)`	根据正则表达式regex将字符串分割成数组
`String[] split(String regex, int limit)`	根据正则表达式regex将字符串分割成数组，并通过limit 参数控制分割后的数组数量

正则表达式(Regular Expression，简称 regex 或 regexp)：是一种用于匹配字符串中字符模式的强大工具。它广泛应用于文本搜索、替换、验证和数据提取等场景。正则表达式由一系列字符和特殊符号组成，这些符号定义了搜索模式

1.基本语法

普通字符：匹配自身。例如，a 匹配字符 “a”
元字符：具有特殊含义的字符，如 .、*、+、?、^、$、[]、()、{}、| 等

2.常用元字符

.(点)：匹配除换行符之外的任何单个字符
示例：a.b 匹配 “aab”、“acb”、“a3b” 等

^(脱字符)：匹配字符串的开始
示例：^Hello 匹配以 “Hello” 开头的字符串

$(美元符)：匹配字符串的结束
示例：world$ 匹配以 “world” 结尾的字符串

[](方括号)：定义一个字符集，匹配其中任意一个字符
示例：[abc] 匹配 “a”、“b” 或 “c”
范围表示法：[a-z] 匹配任意小写字母，[0-9] 匹配任意数字
否定：[^abc] 匹配除 “a”、“b”、“c” 之外的任意字符

|(竖线)：表示“或”关系
示例：cat|dog 匹配 “cat” 或 “dog”

()(圆括号)：用于分组，可以提取子匹配或应用量词
示例：(ab)+ 匹配一个或多个连续的 “ab”

量词：
*：匹配前面的表达式零次或多次
示例：ab*c 匹配 “ac”、“abc”、“abbbc” 等

+：匹配前面的表达式一次或多次
示例：ab+c 匹配 “abc”、“abbbc” 等，但不匹配 “ac”

?：匹配前面的表达式零次或一次
示例：ab?c 匹配 “ac” 或 “abc”

{n}：匹配前面的表达式恰好 n 次
示例：a{3} 匹配 “aaa”

{n,}：匹配前面的表达式至少 n 次
示例：a{2,} 匹配 “aa”、“aaa”、“aaaa” 等

{n,m}：匹配前面的表达式至少 n 次，但不超过 m 次
示例：a{2,3} 匹配 “aa”、“aaa”

//splitpublic static void main(String[] args) {String string1 = "Hello World";String[] array1 = string1.split(" ");for (String s : array1) {System.out.println(s);}//Hello//WorldString string2 = "Hello World Hello World";String[] array2 = string2.split(" ", 2);for (String s : array2) {System.out.println(s);}//Hello//World Hello World}

1.3.5 字符串截取

方法	功能
`String substring(int beginIndex)`	用于从字符串中截取子字符串，从指定的beginIndex下标开始，直至字符串末尾。返回的新字符串包含原字符串从beginIndex下标开始的剩余部分
`String substring(int beginIndex, int endIndex)`	返回从beginIndex到endIndex-1的子字符串。若参数不合法(如负值或beginIndex > endIndex)，抛出IndexOutOfBoundsException

//substringpublic static void main(String[] args) {String string = "Hello World";String substring1 = string.substring(1);//[1,end)System.out.println(substring1);//ello WorldString substring2 = string.substring(1, 2);//[1,2)System.out.println(substring2);//e}

1.3.6 去除空格

String trim()：用于去除字符串两端的空白字符

//trim()public static void main(String[] args) {String string = "   Hello World   ";String trim = string.trim();System.out.println("[" + trim + "]");//[Hello World]}

1.3.7 intern方法

在这里插入图片描述

native String intern()：用于将字符串对象动态添加到字符串常量池中，并返回池中的唯一引用。调用 intern() 时，JVM 会检查常量池中是否存在内容相同的字符串：
- 若存在，直接返回池中对象的引用
- 若不存在，将当前字符串对象添加到池中，并返回其引用

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1.4 字符串的不可变性

字符串的不可变性：指String对象一旦创建，其内容就无法更改。任何看似修改字符串的操作(如拼接、替换)实际上都会创建新的String对象
不可变性的实现原理：String类内部使用private final修饰的byte数组存储数据，且不提供修改该数组的方法

1.5 StringBuilder&StringBuffer

    public static void main(String[] args) {String string = "Hello";string = string + "World";System.out.println(string);//输出Hello World}

在上述代码中，s + " world"创建了一个新的String对象，而原的"Hello"对象保持不变。对于String的拼接来说，如果是在循环当中会产生很多的临时对象。此时Java提供了StringBuilder和StringBuffer

    public static void main(String[] args) {//Stringlong start = System.currentTimeMillis();String string = "";for (int i = 0; i < 10000; i++) {string = string + i;}long end = System.currentTimeMillis();System.out.println(end - start);//输出结果在60左右//StringBuilderstart = System.currentTimeMillis();StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("");for (int i = 0; i < 10000; i++) {stringBuilder.append(i);}end = System.currentTimeMillis();System.out.println(end - start);//输出结果不超过2}

可以看到在对String类进行拼接时，效率是非常慢。因此：如果要修改建议尽量使用StringBuilder或者StringBuffer

String：

String对象是不可变的，任何修改操作（如拼接、替换）都会生成新的String对象，原对象不变
适用于字符串内容不频繁变化的场景，因不可变性带来线程安全性
频繁修改String会导致大量临时对象，影响性能

StringBuilder：

StringBuilder同样是可变的字符序列，修改操作直接在原对象上进行
非线程安全，无同步开销，单线程环境下性能最优

StringBuffer：

StringBuffer是可变的字符序列，修改操作直接在原对象上进行
线程安全，所有方法使用synchronized关键字修饰，适合多线程环境
性能略低于StringBuilder，因同步开销

2.日期类

2.1 Date类

Java中的Date类位于java.util包中，用于表示特定的时间点，精确到毫秒。它是Java早期版本中处理日期和时间的主要类，但在Java 8之后，推荐使用java.time包中的新日期时间API(LocalDateTime类)，因为Date类存在设计缺陷和线程安全问题

public class Date_Demo {public static void main(String[] args) {Date date1 = new Date();//不带参数的构造方法表示获取当前时间System.out.println(date1);//Fri Jun 13 20:09:22 CST 2025Date date2 = new Date(125,5,13);//参数⼀：Date默认的时间是从1900年开始计算的，这⾥的125会和1900加得到2025，⽤来确定年份//参数⼆：2代表3⽉，也就是说0代表1月，1代表2月，以此类推//参数三：代表实际的日期System.out.println(date2);//Fri Jun 13 00:00:00 CST 2025}
}

CST：表示时区

Date类已经过时了，下面重点介绍LocalDateTime类

2.2 LocalDateTime类

2.2.1 概述

LocalDateTime是Java8引入的日期时间 API(java.time 包)中的一个类，用于表示不带时区的日期和时间(即本地日期时间)。它结合了 LocalDate 和 LocalTime 的功能，适用于不需要时区信息的场景

2.2.2 创建LocalDateTime对象

LocalDateTime类的构造方法使用private修饰，无法通过new关键字来实例化对象

1.now()方法：获取当前的日期和时间
2.of()方法：指定年、月、日、时、分等参数创建对象

    public static void main(String[] args) {LocalDateTime time1 = LocalDateTime.now();System.out.println(time1);//2025-06-13T22:58:00.587917400LocalDateTime time2 = LocalDateTime.of(2025, 6, 13, 22, 57);System.out.println(time2);//2025-06-13T22:57}

3.LocalDate和LocalTime组合：将LocalDate和LocalTime 对象组合成 LocalDateTime

    public static void main(String[] args) {LocalDate date = LocalDate.now();LocalTime time = LocalTime.now();LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.of(date, time);System.out.println(dateTime);//2025-06-13T23:01:00.030160400}

4.parse()方法：解析符合ISO-8601格式的字符串解析

    public static void main(String[] args) {LocalDateTime parsedDateTime = LocalDateTime.parse("2026-06-13T23:03:00");System.out.println(parsedDateTime);//2026-06-13T23:03}

4.ofPattern()方法：由DateTimeFormatter类提供，用于创建一个自定义的日期时间格式。可以将LocalDateTime对象格式化为字符串，或者将字符串解析为LocalDateTime对象

    public static void main(String[] args) {String stringDate = "2026-06-13 23:03:10";//创建⼀个自定义的日期时间格式化器DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");//1.解析字符串为LocalDateTimeLocalDateTime dateTime = LocalDateTime.parse(stringDate, formatter);System.out.println(dateTime);//2026-06-13T23:03:10//2.格式化LocalDateTime为字符串String stringTime = dateTime.format(formatter);System.out.println(stringTime);//2026-06-13 23:03:10}

2.2.3 获取年月日时分秒

    public static void main(String[] args) {LocalDateTime time = LocalDateTime.now();//获取年int year = time.getYear();//获取月int month1 = time.getMonthValue();Month month2 = time.getMonth();//获取日int day = time.getDayOfMonth();//获取时int hour = time.getHour();//获取分int minute = time.getMinute();//获取秒int second = time.getSecond();System.out.println(year);//2025System.out.println(month1);//6System.out.println(month2);//JUNESystem.out.println(day);//13System.out.println(hour);//23System.out.println(minute);//7System.out.println(second);//10}

2.2.4 获取具体详细信息

    public static void main(String[] args) {LocalDate date = LocalDate.now();System.out.println(date);//2025-06-13//本周第几天int dayOfWeek = date.getDayOfWeek().getValue();System.out.println(dayOfWeek);//5,表示星期五//本月第几天int dayOfMonth = date.getDayOfMonth();System.out.println(dayOfMonth);//13//今年第几天int dayOfYear = date.getDayOfYear();System.out.println(dayOfYear);//164}

2.2.5 日期运算

1.加/减天数

    public static void main(String[] args) {LocalDateTime date = LocalDateTime.now();System.out.println("当前日期：" + date);LocalDateTime date1 = date.plusDays(1);System.out.println("增加一天后的日期：" + date1);LocalDateTime date2 = date.minusDays(1);System.out.println("减少一天后的日期：" + date2);}

2.加/减周数

    public static void main(String[] args) {LocalDateTime date = LocalDateTime.now();System.out.println("当前日期：" + date);LocalDateTime date1 = date.plusWeeks(1);System.out.println("增加一周后的日期：" + date1);LocalDateTime date2 = date.minusWeeks(1);System.out.println("减少一周后的日期：" + date2);}

3.加/减月数

    public static void main(String[] args) {LocalDateTime date = LocalDateTime.now();System.out.println("当前日期：" + date);LocalDateTime date1 = date.plusMonths(1);System.out.println("增加一月后的日期：" + date1);LocalDateTime date2 = date.minusMonths(1);System.out.println("减少一月后的日期：" + date2);}

4.加/减年数

    public static void main(String[] args) {LocalDateTime date = LocalDateTime.now();System.out.println("当前日期：" + date);LocalDateTime date1 = date.plusYears(1);System.out.println("增加一年后的日期：" + date1);LocalDateTime date2 = date.minusYears(1);System.out.println("减少一年后的日期：" + date2);}

2.2.6 根据当前时间获取指定时间

获取当前日期所在周的周日和周一

    public static void main(String[] args) {LocalDateTime curDate = LocalDateTime.now();System.out.println("当前日期：" + curDate);LocalDateTime firstDayOfWeek = curDate.with(TemporalAdjusters.previousOrSame(DayOfWeek.MONDAY));System.out.println("这周的周一：" + firstDayOfWeek);LocalDateTime lastDayOfWeek = curDate.with(TemporalAdjusters.nextOrSame(DayOfWeek.SUNDAY));System.out.println("这周的周天：" + lastDayOfWeek);}

previousOrSame：寻找当前日期或之前最近的指定星期几
nextOrSame：寻找当前日期或之后最近的指定星期几

获取当前日期所在月的第一天和最后一天的日期

    public static void main(String[] args) {LocalDateTime curDate = LocalDateTime.now();System.out.println("当前日期：" + curDate);LocalDateTime firstDayOfMonth = curDate.with(TemporalAdjusters.firstDayOfMonth());System.out.println("本月的第一天：" + firstDayOfMonth);LocalDateTime lastDayOfMonth = curDate.with(TemporalAdjusters.lastDayOfMonth());System.out.println("本月的最后一天：" + lastDayOfMonth);}