5.常用类

常用类，主讲：汤小洋

一、API的使用

1. 简介

1.1 什么是API

​ Application Programming Interface 应用程序编程接口，实际上就是帮助手册

​ JDK API：提供了JDK中大部分类以及类中成员的介绍

1.2 参考文档

​ 官方文档 https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/ （百度搜索：jdk api 1.8）

​ 离线文档 jdk8_api_en.zip、jdk8_api_zh.zip

2. 文档结构

2.1 Field Summary

​ 类中属性的介绍

2.2 Constructor Summary

​ 类中构造方法的介绍

2.3 Method Summary

​ 类中方法的介绍

3. 查看JDK源码

​ 快捷键：

• Ctrl+Shift+T ——> 打开类型，查看源码
• Ctrl+O ——> 查看类中成员
• Ctrl+T ——> 显示当前类的继承结构（层次树），默认是从上向下显示，再按一次是从下向上显示

​ 关联JDK的源码：

• Preferences——>Java——>Installed JREs——>选中安装的jre——>Edit——>选中rt.jar——>Source Attachment——>External location——>选择JDK安装路径下的src.zip

4. 生成API文档

​ API文档就是根据文档注释生成的

​ 文档注释以/**开头，以*/结尾，是一种带有特殊功能的注释

​ 文档注释中可以包含特定的标记，都以@开头，常用标记：

• @author 作者
• @date 日期
• @version 版本
• @see 参考内容
• @since 从哪个版本开始支持
• @param 方法参数，格式为：@param 参数名称 参数描述
• @return 方法返回值，格式为： @return 返回值描述
• @throws 方法抛出的异常
• @exception 方法抛出的异常，作用和@throws相同
• @override 重写方法
• @deprecated 已过时，仅为了保证兼容性依然存在，不建议使用 [ˈdeprəkeɪtid] 不赞成的

​ 设置Eclipse自动生成注释

• Preferences——>java ——> Code Style ——> Code Template

  Comments——>Types——>Edit 为类设置注释模板

  /**
   * <功能描述>
   * @author 汤小洋
   * @date ${date} ${time}
   * @version V1.0
   */
  

  Comments——>Methods——>Edit 为方法设置注释模板

  /**
   * <功能描述>
   * ${tags}
   * @data ${date} ${time}
   */
  

  勾选下面的“Automatically add comments for new methods and types”

​ 生成文档：

• 使用javadoc工具生成

  执行 javadoc Start.java（不演示）

• 使用eclipse向导生成

  右击项目或包——>Export——>搜索javadoc

  注：如果出现中文乱码，可以加参数 -encoding utf8

二、Object

1. 简介

​ java.lang.Object类是所有类的父类，所有类都直接或间接地继承了Object类

​ Object*有11个方法，都需要掌握

2. 常用方法

方法名	作用
getClass	获取对象的运行时类的Class对象
equals	比较两个对象是否相等
hashCode	获取对象的hashCode值
toString	将对象转换为字符串
clone	克隆对象
finalize	对象被回收时自动调用

2.1 getClass()

​ 返回对象的运行时类的Class对象，表示运行时类，简单来说，可以认为是字节码文件

​ 主要用于反射操作（后面会详细讲解）

​ Object类中的多个方法都是被native关键字修饰的

• 被native修饰的方法，称为本地方法
• 该方法的方法体由非java语言实现，主要用来调用本地的底层语言，如C或C++
• 定义该方法时并不提供方法体，而是在外部使用非java语言实现

2.2 equals()

​ equals和==的区别：

• ==判断是否引用同一个对象，比较的是栈中的值
• equals如果没有被重写，默认和没区别，因为Object的equals()就是使用进行判断的
• 如果重写了equals，则按照重写的比较规则进行比较

​ 说明：

• 自定义类可以重写equals方法来实现对特定字段的等值判断
• 可以通过开发工具来快速重写equals方法

2.3 hashCode()

​ 返回对象的hashCode值，即哈希码值

• hashCode是为了支持数据结构中的哈希表hash table
• 如果没有重写该方法，默认返回的是对象的内存地址
• 重写equals方法时，务必同时重写hashCode方法

​ 特性：

• 多次调用同一个对象的hashCode方法，必须返回相同的值
• 如果两个对象的equals比较为true，那么hashCode值应该相同
• 如果两个对象的equals比较为false，不强制要求hashCode值不同，但为不同对象产生不同的hashCode值可以提升哈希表的性能（讲集合时会讲解）

2.4 toString()

​ 将对象转换为字符串表示形式

• 当直接输出对象时，会自动调用对象toString()方法，即本质上输出的是toString()方法的返回值
• 如果没有重写该方法，默认返回的是：类全名@十六进制的hashCode值（可查看源码）
• 通过重写该方法，输出对象时可以返回更易读的信息，便于查看结果，一般用于测试

2.5 clone()

​ 用于克隆对象

​ 对象被克隆的要求：

• 类必须实现Cloneable接口，表示该类可被克隆
• 必须重写clone()方法，并且要调用super.clone()

​ 浅克隆和深克隆

• 浅克隆（浅复制）

  从Object继承的clone()方法默认是浅克隆，只克隆对象本身，不克隆它所引用的对象，即只克隆第一层

  所有的对其他对象的引用仍然指向原来的对象

  

• 深克隆（深复制）

  把要克隆的对象所引用的其他对象都克隆一遍

  所有的对其他对象的引用都将指向被克隆的新对象

  需要自己实现，对所有引用的其他对象进行再次克隆操作（暂时不讲）

2.6 finalize()

​ 该方法不需要程序员手动调用，由垃圾回收器自动调用

​ 垃圾回收机制：

• JVM中存在一个守护线程，叫做gc，garbage collector 垃圾回收器 [ˈgɑ:bɪdʒ]

• 守护线程：该线程随着JVM的启动而启动，程序员无法操作/关闭 该线程

• gc的作用

  每个对象上，都会存在一个int类型的变量，叫做 引用计数器

  每当有一个 引用（变量） 指向该对象，引用计数 + 1

  每当有一个 引用（变量） 不再指向该对象，引用计数 - 1

  当引用计数值为 0 时，JVM（GC） 认为该对象为 垃圾

  gc会在 合适的时候（算法：1. 相同时间间隔 2. JVM内存占用率超过一定比率）释放内存

• 当对象被释放（内存被回收/对象被销毁）时，gc会调用finalize()方法

• 可以通过执行System.gc()，建议JVM进行垃圾回收，但一般不会这样做

三、String

1. 简介

​ java.lang.String字符串就是一个字符序列，由多个字符组成，是Java中最常用的类型

public final class String implements CharSequence, .....

​ 创建字符串的两种方式：

1. 直接创建
2. 使用构造方法创建

2. 常用方法

方法名	作用
length	获取字符串长度
indexOf	获取指定子串第一次出现的位置，如果找不到则返回-1
lastIndexOf	获取指定子串最后一次出现的位置
substring	获取指定索引范围内的子串，即截取字符串，范围是[beginIndex,endIndex)，左闭右开
charAt	获取指定索引位置的字符
concat	字符串拼接，使用较少，一般都直接使用+进行拼接
startsWith	判断是否以指定子串开头
endsWith	判断是否以指定子串结尾
contains	判断是否包含指定子串
isEmpty	判断是否为空字符串
equals	判断值是否相等
equalsIgnoreCase	判断值是否相等，忽略大小写
toUpperCase	转换为大写
toLowerCase	转换为小写
replace	替换
trim	去掉字符串首尾的空格
split	将字符串分割为数组
toCharArray	将字符串转换为字符数组
getBytes	将字符串转换为字节数组
join	将多个元素以指定分隔符拼接为字符串，jdk8中新增方法，静态方法String.join()

3. 字符集

​ 字符Character：是各种文字和符号的总称，包括各国家文字、标点符号、图形符号、数字等

​ 字符集Charset：是多个字符的集合，字符集种类较多，每个字符集包含的字符个数不同

​ 常见字符集：ASCII、ISO-8859-1、GB2312、GBK、UTF-8

​ 注：Windows系统默认使用GBK，Linux和Mac系统默认使用UTF-8

​ 由于计算机底层使用的是二进制，只认识0和1，所以在处理各种字符时，需要对字符进行编码和解码，以便计算机能够识别和存储

​ 编码和解码：

• 将字符串转换为字节数组，称为编码
• 将字节数组转换为字符串，称为解码

​ 在编码和解码时需要指定所使用的字符集

​ 乱码问题：编写程序时，由于字符集设置不对 或 编码解码时使用了不一致的字符集，导致出现乱码

4. 正则表达式

4.1 简介

​ 正则表达式是一门独立的语言，有自己的语法，用于检测指定字符串是否符合特定规则

​ 正则表达式就是用来定义规则的

4.2 规则

​ 规则的定义

示例	作用
a	只能是a
a|b	只能是a或b
a{5}	只能是a，并且有5位
a{5,}	只能是a，至少5位
a{5,7}	只能是a，5到7位
a*	只能是a，0到多位，即可有可无
a+	只能是a ，1到多位，即至少有1位
a?	只能是a ，0到1位
[a-g]{5}	只能是a到g，5位
[a-gA-G]{5}	只能是a到g，忽略大小写，5位
[a-zA-Z0-9]{5}	只能是字母或数字，5位
.	除换行符以外的任意字符
\d	数字，此处\表示正则转义符
\D	非数字
\w	数字、字母、下划线
\W	非（数字、字母、下划线）
\s	空白字符，包括空格、tab缩进、换行等
\S	非空白字符
\n	回车
^a	匹配字符串头部的a
a$	匹配字符串末尾的a

4.3 用法

​ String中支持正则的方法

方法名	作用
matches	判断字符串是否匹配某个正则
replaceAll	作用和replace一样，区别是支持正则
replaceFirst	作用和replaceAll一样，区别是只替换第一个
split	使用正则，将字符串分割为数组

5. 不变性

​ 字符串的值一旦确定，则不可修改

​ 不可修改指的是内存中的值不可修改，不是变量值不可修改

6. 常量池

​ String常量：使用双引号直接创建的字符串，称为String常量，即字符常量

• 字符常量被存放在内存的常量池中
• 常量池中的值不会被gc回收，即gc不会清理该区域内容
• 多次出现的相同字符常量，只会在常量池中创建一个String对象（JVM做了优化）

​ 常量池的位置

• jdk1.6常量池在方法区的PermGen Space永久代中（Permanent Generation，指的是内存的永久保存区域） [ˈpɜ:mənənt]
• jdk1.7常量池在堆内存中
• jdk1.8在元空间中，和堆相独立

四、StringBuffer与StringBuilder

1. 简介

​ String是不可变字符串，不可修改

• 频繁对String进行修改时会在内存中产生许多对象，垃圾数据
• String类中提供了许多方法，但没有增删改操作的方法

​ 如果需要频繁的对字符串进行修改操作，建议使用StringBuffer和StringBuilder，它们是可变字符串

​ 这两个类的API方法基本一致

2. 用法

3. 区别

​ StringBuffer

• 线程安全（多个人同时访问一个字符串时，不会出现问题）
• 效率低

​ StringBuilder

• 线程不安全（多个人同时访问一个字符串时，可能会出现问题）
• 效率高

五、包装类

1. 简介

​ 基本数据类型功能比较简单，不具有面向对象的特性

​ Java中为每个基本数据类型都提供了一个对应的包装类，使其具有面向对象的特性

基本数据类型	对应的包装类
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolean	Boolean

2. 基本类型和包装类的转换

​ 装箱和拆箱：

• 将基本数据类型转换为包装类，称为装箱
• 将包装类转换为基本数据类型，称为拆箱

​ 在JDK1.5以前，需要手动装箱和拆箱，即手动进行转换

​ 在JDK1.5及以后，支持自动装箱和拆箱，即自动进行转换

3. 基本类型和String的转换

​ 将基本数据类型和String进行转换

六、其他类

1. Date

1.1 简介

​ java.util.Date表示日期

​ Java底层使用long类型来表示日期

• long类型的值表示的是当前时间的毫秒值
• 这个毫秒值是基于 1970年1月1日0时0分0秒的差值，这个时间被认为是计算机的起始时间（纪元时间）

​ Date类中有多个构造方法都是过时的，不建议使用

1.2 常用方法

​ Date类中有多个方法都是过时的，不建议使用

1.3 Date和String的转换

​ 使用java.text.SimpleDateFormat日期格式化类，继承自DateFormat父类

​ 格式字符串，参考API文档中的SimpleDateFormat类

2. Calendar

2.1 简介

​ java.util.Calendar表示日历，用于日期的运算和取值

​ Calendar是一个抽象类，不能通过new来创建，使用静态方法getInstance()获取一个实例

2.2 常用方法

3. Math

​ java.lang.Math用于执行数学运算

​ Math类中所有方法都是静态方法

4. Random

​ java.util.Random用于生成随机数