Java核心类

1.字符串和编码

字符串比较

当我们想要比较两个字符串是否相同时，要特别注意，我们实际上是想比较字符串的内容是否相同。必须使用equals()方法而不能用==要忽略大小写比较，使用equalsIgnoreCase()方法

去除首尾空白字符

使用trim()方法可以移除字符串首尾空白字符。空白字符包括空格，\t，\r，\n；另一个strip()方法也可以移除字符串首尾空白字符。它和trim()不同的是，类似中文的空格字符\u3000也会被移除

替换子串

要在字符串中替换子串，有两种方法。一种是根据字符或字符串替换，使用replace方法；

另一种是通过正则表达式替换：

String s = "A,,B;C ,D";
s.replaceAll("[\\,\\;\\s]+", ","); // "A,B,C,D"

上面的代码通过正则表达式，把匹配的子串统一替换为","。关于正则表达式的用法我们会在后面详细讲解。

分割字符串

要分割字符串，使用split()方法，并且传入的也是正则表达式：

String s = "A,B,C,D";
String[] ss = s.split("\\,"); // {"A", "B", "C", "D"}

拼接字符串

拼接字符串使用静态方法join()，它用指定的字符串连接字符串数组：

String[] arr = {"A", "B", "C"};
String s = String.join("***", arr); // "A***B***C"

格式化字符串

字符串提供了formatted()方法和format()静态方法，可以传入其他参数，替换占位符，然后生成新的字符串：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s = "Hi %s, your score is %d!";
        System.out.println(s.formatted("Alice", 80));
        System.out.println(String.format("Hi %s, your score is %.2f!", "Bob", 59.5));
    }
}

类型转换

要把任意基本类型或引用类型转换为字符串，可以使用静态方法valueOf()。要把字符串转换为其他类型，就需要根据情况使用诸如parseInt,parseBoolean等一系列方法，也可以通过toCahrArray转换为字符数组。

字节编码

在Java中，char类型实际上就是两个字节的Unicode编码。如果我们要手动把字符串转换成其他编码，可以这样做：

byte[] b1 = "Hello".getBytes(); // 按系统默认编码转换，不推荐
byte[] b2 = "Hello".getBytes("UTF-8"); // 按UTF-8编码转换
byte[] b2 = "Hello".getBytes("GBK"); // 按GBK编码转换
byte[] b3 = "Hello".getBytes(StandardCharsets.UTF_8); // 按UTF-8编码转换

注意：转换编码后，就不再是char类型，而是byte类型表示的数组。

如果要把已知编码的byte[]转换为String，可以这样做：

byte[] b = ...
String s1 = new String(b, "GBK"); // 按GBK转换
String s2 = new String(b, StandardCharsets.UTF_8); // 按UTF-8转换

始终牢记：Java的String和char在内存中总是以Unicode编码表示。

2.StringBuilder

为了能高效拼接字符串，Java标准库提供了StringBuilder，它是一个可变对象，可以预分配缓冲区，这样，往StringBuilder中新增字符时，不会创建新的临时对象。

StringBuilder sb = new StringBuilder(1024);
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    sb.append(',');
    sb.append(i);
}
String s = sb.toString();

3.StringBuilder

使用StringBuilder按照指定分隔符拼接字符串

String[] names = {"Bob", "Alice", "Grace"};
var sj = new StringJoiner(", ", "Hello ", "!");
for (String name : names) {
sj.add(name);
}
System.out.println(sj.toString());

String.join()

String还提供了一个静态方法join()，这个方法在内部使用了StringJoiner来拼接字符串，在不需要指定“开头”和“结尾”的时候，用String.join()更方便：

String[] names = {"Bob", "Alice", "Grace"};
var s = String.join(", ", names);

4.包装类型

Java的数据类型分两种：

• 基本类型：byte，short，int，long，boolean，float，double，char
• 引用类型：所有class和interface类型

如果想要把int基本类型变成一个引用类型，我们可以定义一个Integer类，它只包含一个实例字段int，这样，Integer类就可以视为int的包装类（Wrapper Class）。

实际上，因为包装类型非常有用，Java核心库为每种基本类型都提供了对应的包装类型。

不变类

所有的包装类型都是不变类。我们查看Integer的源码可知，它的核心代码如下：

public final class Integer {
    private final int value;
}

因此，一旦创建了Integer对象，该对象就是不变的。

对两个Integer实例进行比较要特别注意：绝对不能用==比较，因为Integer是引用类型，必须使用equals()比较

因为Integer.valueOf()可能始终返回同一个Integer实例，因此，在我们自己创建Integer的时候，以下两种方法：

• 方法1：Integer n = new Integer(100);
• 方法2：Integer n = Integer.valueOf(100);

方法2更好，因为方法1总是创建新的Integer实例，方法2把内部优化留给Integer的实现者去做，即使在当前版本没有优化，也有可能在下一个版本进行优化。

我们把能创建“新”对象的静态方法称为静态工厂方法。Integer.valueOf()就是静态工厂方法，它尽可能地返回缓存的实例以节省内存。

创建新对象时，优先选用静态工厂方法而不是new操作符。

5.JavaBean

在Java中，有很多class的定义都符合这样的规范：

• 若干private实例字段；
• 通过public方法来读写实例字段。

如果读写方法符合以下这种命名规范：

// 读方法:
public Type getXyz()
// 写方法:
public void setXyz(Type value)

那么这种class被称为JavaBean，而boolean字段比较特殊，它的读方法一般命名为isXyz()

JavaBean的作用

JavaBean主要用来传递数据，即把一组数据组合成一个JavaBean便于传输。此外，JavaBean可以方便地被IDE工具分析，生成读写属性的代码，主要用在图形界面的可视化设计中。

枚举JavaBean属性

要枚举一个JavaBean的所有属性，可以直接使用Java核心库提供的Introspector

BeanInfo info = Introspector.getBeanInfo(Person.class);
for (PropertyDescriptor pd : info.getPropertyDescriptors()) {
    System.out.println(pd.getName());
    System.out.println("  " + pd.getReadMethod());
    System.out.println("  " + pd.getWriteMethod());
}

5.枚举

在Java中，我们可以通过static final来定义常量。无论是int常量还是String常量，使用这些常量来表示一组枚举值的时候，有一个严重的问题就是，编译器无法检查每个值的合理性。

enum

为了让编译器能自动检查某个值在枚举的集合内，并且，不同用途的枚举需要不同的类型来标记，不能混用，我们可以使用enum来定义枚举类

• enum常量本身带有类型信息，即Weekday.SUN类型是Weekday，编译器会自动检查出类型错误。
• 不可能引用到非枚举的值，因为无法通过编译。
• 不同类型的枚举不能互相比较或者赋值，因为类型不符。

enum的比较

使用enum定义的枚举类是一种引用类型。前面我们讲到，引用类型比较，要使用equals()方法，如果使用==比较，它比较的是两个引用类型的变量是否是同一个对象。因此，引用类型比较，要始终使用equals()方法，但enum类型可以例外。

这是因为enum类型的每个常量在JVM中只有一个唯一实例，所以可以直接用==比较。

• 通过name()获取常量定义的字符串，注意不要使用toString()

• 通过ordinal()返回常量定义的顺序（无实质意义）

6.记录类

使用String、Integer等类型的时候，这些类型都是不变类，一个不变类具有以下特点：

1. 定义class时使用final，无法派生子类；
2. 每个字段使用final，保证创建实例后无法修改任何字段。

从Java 14开始，提供新的record关键字，可以非常方便地定义Data Class：

• 使用record定义的是不变类；
• 可以编写Compact Constructor对参数进行验证；
• 可以定义静态方法。

构造方法

编译器默认按照record声明的变量顺序自动创建一个构造方法，并在方法内给字段赋值。那么问题来了，如果我们要检查参数，应该怎么办？

假设Point类的x、y不允许负数，我们就得给Point的构造方法加上检查逻辑：

public record Point(int x, int y) {
    public Point {
        if (x < 0 || y < 0) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
    }
}

7.BigInteger

对BigInteger做运算的时候，只能使用实例方法，例如，加法运算：

BigInteger i1 = new BigInteger("1234567890");
BigInteger i2 = new BigInteger("12345678901234567890");
BigInteger sum = i1.add(i2); // 12345678902469135780

和long型整数运算比，BigInteger不会有范围限制，但缺点是速度比较慢。

通过形如doubleValue()方法，可以把BigInteger转换成基本类型。如果BigInteger表示的范围超过了基本类型的范围，转换时将丢失高位信息，即结果不一定是准确的。如果需要准确地转换成基本类型，可以使用intValueExact()、longValueExact()等方法，在转换时如果超出范围，将直接抛出ArithmeticException异常。

8.BigDecimal

BigDecimal用scale()表示小数位数，如果一个BigDecimal的scale()返回负数，例如，-2，表示这个数是个整数，并且末尾有2个0。可以对一个BigDecimal设置它的scale，如果精度比原始值低，那么按照指定的方法进行四舍五入或者直接截断

通过BigDecimal的stripTrailingZeros()方法，可以将一个BigDecimal格式化为一个相等的，但去掉了末尾0的BigDecimal

比较BigDecimal

在比较两个BigDecimal的值是否相等时，要特别注意，使用equals()方法不但要求两个BigDecimal的值相等，还要求它们的scale()相等：

必须使用compareTo()方法来比较，它根据两个值的大小分别返回负数、正数和0，分别表示小于、大于和等于。

9.常用工具

Java提供的常用工具类有：

• Math：数学计算
• Random：生成伪随机数
• SecureRandom：生成安全的随机数