JAVA（三）常用类和API

常用类与基础API---String

String的内存结构

构造器和常用方法

字符串构建

String与其他结构间的转换

String的常用API

系列1：常用方法

系列2：查找

系列3：字符串截取

系列4：和字符/字符数组相关

系列5：开头与结尾

系列6：替换

StringBuffer、StringBuilder

StringBuilder、StringBuffer的API

Java比较器

Comparable

Comparator

java.lang.System类

java.lang.Runtime类

数学类

java.lang.Math

java.math包

BigInteger

BigDecimal

java.util.Random

常用类与基础API---String

源码中的声明：

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence,
               Constable, ConstantDesc {

final:string是不可被继承的
Serializable:可序列化的接口。凡是实现此接口的类的对象就可以通过网络或本地流进行数据的传输。
Comparable:凡是实现此接口的类，其对象都可以比较大小。

特性：

java.lang.String 类代表字符串。Java程序中所有的字符串文字（例如"hello" ）都可以看作是实现此类的实例。

字符串是常量，用双引号引起来表示。它们的值在创建之后不能更改。

字符串String类型本身是final声明的，意味着我们不能继承String。

String对象的字符内容是存储在一个字符数组value[]中的。"abc" 等效于 char[] data={'h','e','l','l','o'}，在后面的版本中改为了byte，因为大部分情况下的字母一个字节就可以存储

String的内存结构

因为字符串对象设计为不可变，那么所以字符串有常量池来保存很多常量对象。

JDK6中，字符串常量池在方法区。JDK7开始，就移到堆空间，直到目前JDK17版本。

由于字符串常量池不允许两个相同的字符串，所以在声明字符串时其实是得到了地址：

String s1 = "hello";
String s2 = "hello";
System.out.println(s1 == s2);
// 内存中只有一个"hello"对象被创建，同时被s1和s2共享。

同样，如果给字符串赋新的值，则是在常量池中开辟新的地址存放

创建字符串有两种方式，其内存结构是不一样的：

String s1 = "javaEE";
String s2 = "javaEE";
String s3 = new String("javaEE");
String s4 = new String("javaEE");

System.out.println(s1 == s2);//true
System.out.println(s1 == s3);//false
System.out.println(s1 == s4);//false
System.out.println(s3 == s4);//false

一些特殊情况：

        String s1 = "hello";
        String s2 = "world";
        String s3 = "hello" + "world";
        String s4 = s1 + "world";  //相当于new了一个对象
        String s5 = s1 + s2;
        String s6 = (s1 + s2).intern();

        System.out.println(s3 == s4);
        System.out.println(s3 == s5);
        System.out.println(s4 == s5);
        System.out.println(s3 == s6);
//        false
//        false
//        false
//        true

（1）常量+常量：结果是常量池。且常量池中不会存在相同内容的常量。

（2）常量与变量或变量与变量：结果在堆中，相当于new了一个新的对象

（3）拼接后调用intern方法：返回值在常量池中

构造器和常用方法

字符串构建

public String() ：初始化新创建的 String对象，以使其表示空字符序列。
String(String original)：初始化一个新创建的 String 对象，使其表示一个与参数相同的字符序列；换句话说，新创建的字符串是该参数字符串的副本。
public String(char[] value) ：通过当前参数中的字符数组来构造新的String。
public String(char[] value,int offset, int count) ：通过字符数组的一部分来构造新的String。
public String(byte[] bytes) ：通过使用平台的默认字符集解码当前参数中的字节数组来构造新的String。
public String(byte[] bytes,String charsetName) ：通过使用指定的字符集解码当前参数中的字节数组来构造新的String

String str = "hello";

//构造器定义方式：无参构造
String str1 = new String();

//构造器定义方式：创建"hello"字符串常量的副本
String str2 = new String("hello");

//构造器定义方式：通过字符数组构造
char chars[] = {'a', 'b', 'c','d','e'};     
String str3 = new String(chars);
String str4 = new String(chars,0,3);

//构造器定义方式：通过字节数组构造
byte bytes[] = {97, 98, 99 };     
String str5 = new String(bytes);
String str6 = new String(bytes,"GBK");

String与其他结构间的转换

字符串 --> 基本数据类型、包装类：

Integer包装类的public static int parseInt(String s)：可以将由“数字”字符组成的字符串转换为整型。
类似地，使用java.lang包中的Byte、Short、Long、Float、Double类调相应的类方法可以将由“数字”字符组成的字符串，转化为相应的基本数据类型。

基本数据类型、包装类 --> 字符串：

调用String类的public String valueOf(int n)可将int型转换为字符串
相应的valueOf(byte b)、valueOf(long l)、valueOf(float f)、valueOf(double d)、valueOf(boolean b)可由参数的相应类型到字符串的转换。

字符数组 --> 字符串：

String 类的构造器：String(char[]) 和 String(char[]，int offset，int length) 分别用字符数组中的全部字符和部分字符创建字符串对象。

字符串 --> 字符数组：

public char[] toCharArray()：将字符串中的全部字符存放在一个字符数组中的方法。

public void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char[] dst, int dstBegin)：提供了将指定索引范围内的字符串存放到数组中的方法。

字符串 --> 字节数组：（编码）

public byte[] getBytes() ：使用平台的默认字符集将此 String 编码为 byte 序列，并将结果存储到一个新的 byte 数组中。
public byte[] getBytes(String charsetName) ：使用指定的字符集将此 String 编码到 byte 序列，并将结果存储到新的 byte 数组。

字节数组 --> 字符串：（解码）

String(byte[])：通过使用平台的默认字符集解码指定的 byte 数组，构造一个新的 String。
String(byte[]，int offset，int length) ：用指定的字节数组的一部分，即从数组起始位置offset开始取length个字节构造一个字符串对象。
String(byte[], String charsetName ) 或 new String(byte[], int, int,String charsetName )：解码，按照指定的编码方式进行解码。

//        字符串 --> 基本数据类型、包装类：
        String str1 = "123";
        System.out.println(Integer.parseInt(str1));

//        基本数据类型、包装类 --> 字符串：
        int num1 = 122;
        System.out.println(String.valueOf(num1));

//        字符数组 --> 字符串：
        char chars[] = {'a','b','c'};
        System.out.println(new String(chars));

//        字符串 --> 字节数组：（编码）
        String str2 = "asdqwe";
        byte byte1[] = str2.getBytes();
        System.out.println(new String(byte1));

String的常用API

系列1：常用方法

（1）boolean isEmpty()：字符串是否为空

（2）int length()：返回字符串的长度

（3）String concat(xx)：拼接

（4）boolean equals(Object obj)：比较字符串是否相等，区分大小写

（5）boolean equalsIgnoreCase(Object obj)：比较字符串是否相等，不区分大小写

（6）int compareTo(String other)：比较字符串大小，区分大小写，按Unicode编码值比较，返回该不同的字符的asc码差值

（7）int compareToIgnoreCase(String other)：比较字符串大小，不区分大小写

（8）String toLowerCase()：将字符串中大写字母转为小写

（9）String toUpperCase()：将字符串中小写字母转为大写

（10）String trim()：去掉字符串前后空白符

（11）public String intern()：结果在常量池中共享

（12）String.charAt(i)，获取第i位的字符

        String str1 = "123";
        System.out.println(str1.isEmpty());

        String str2 = "qwe";
        String str3 = str1.concat(str2);
        System.out.println(str3);

        String str4 = "qwe";
        System.out.println(str2.equals(str4));

        String str5 = "QwE";
        System.out.println(str2.equalsIgnoreCase(str5));

        System.out.println(str2.compareTo(str4));

        System.out.println(str5.toLowerCase());

        System.out.println(str2.toUpperCase());

        String str6 = "   sadsa   ";
        System.out.println(str6.trim());

        str6.intern();
        
        System.out.println(str3.charAt(1));

系列2：查找

（11）boolean contains(xx)：是否包含xx

（12）int indexOf(xx)：从前往后找当前字符串中xx，即如果有返回第一次出现的下标，要是没有返回-1

（13）int indexOf(String str, int fromIndex)：返回指定子字符串在此字符串中第一次出现处的索引，从指定的索引开始

（14）int lastIndexOf(xx)：从后往前找当前字符串中xx，即如果有返回最后一次出现的下标，要是没有返回-1

（15）int lastIndexOf(String str, int fromIndex)：返回指定子字符串在此字符串中最后一次出现处的索引，从指定的索引开始反向搜索。

        String str = "尚硅谷是一家靠谱的培训机构，尚硅谷可以说是IT培训的小清华，JavaEE是尚硅谷的当家学科，尚硅谷的大数据培训是行业独角兽。尚硅谷的前端和UI专业一样独领风骚。";
        System.out.println("是否包含清华：" + str.contains("清华"));
        System.out.println("培训出现的第一次下标：" + str.indexOf("培训"));
        System.out.println("培训出现的最后一次下标：" + str.lastIndexOf("培训"));

系列3：字符串截取

（16）String substring(int beginIndex) ：返回一个新的字符串，它是此字符串的从beginIndex开始截取到最后的一个子字符串。

（17）String substring(int beginIndex, int endIndex) ：返回一个新字符串，它是此字符串从beginIndex开始截取到endIndex(不包含)的一个子字符串。

        String str = "helloworldjavaatguigu";
        String sub1 = str.substring(5);
        String sub2 = str.substring(5,10);
        System.out.println(sub1);
        System.out.println(sub2);

系列4：和字符/字符数组相关

（18）char charAt(index)：返回[index]位置的字符

（19）char[] toCharArray()：将此字符串转换为一个新的字符数组返回

（20）static String valueOf(char[] data) ：返回指定数组中表示该字符序列的 String

（21）static String valueOf(char[] data, int offset, int count) ：返回指定数组中表示该字符序列的 String

（22）static String copyValueOf(char[] data)：返回指定数组中表示该字符序列的 String （23）static String copyValueOf(char[] data, int offset, int count)：返回指定数组中表示该字符序列的 String

系列5：开头与结尾

（24）boolean startsWith(xx)：测试此字符串是否以指定的前缀开始

（25）boolean startsWith(String prefix, int toffset)：测试此字符串从指定索引开始的子字符串是否以指定前缀开始

（26）boolean endsWith(xx)：测试此字符串是否以指定的后缀结束

		String name = "张三";
		System.out.println(name.startsWith("张"));

系列6：替换

（27）String replace(char oldChar, char newChar)：返回一个新的字符串，它是通过用 newChar 替换此字符串中出现的所有 oldChar 得到的。不支持正则。

（28）String replace(CharSequence target, CharSequence replacement)：使用指定的字面值替换序列替换此字符串所有匹配字面值目标序列的子字符串。

（29）String replaceAll(String regex, String replacement)：使用给定的 replacement 替换此字符串所有匹配给定的正则表达式的子字符串。

（30）String replaceFirst(String regex, String replacement)：使用给定的 replacement 替换此字符串匹配给定的正则表达式的第一个子字符串。

    String str1 = "hello244world.java;887";
    //把其中的非字母去掉
    str1 = str1.replaceAll("[^a-zA-Z]", "");
    System.out.println(str1);

    String str2 = "12hello34world5java7891mysql456";
    //把字符串中的数字替换成,，如果结果中开头和结尾有，的话去掉
    String string = str2.replaceAll("\\d+", ",").replaceAll("^,|,$", "");
    System.out.println(string);

StringBuffer、StringBuilder

String：不可变的字符序列

StringBuffer：可变的字符序列，线程安全的，效率低

StringBuilder：可变的字符序列，线程不安全的，效率高

底层结构都是char[]或byte[]

StringBuffer内部有两个变量：value和count

StringBuffer在创建时，会预留16的容量，以便改变：

        StringBuffer s1 = new StringBuffer(); //char[] value = new char[16]
        StringBuffer s2 = new StringBuffer("abc");//char[] value = new char[16+"abc".length]
        s2.append("Asdads");

不断的添加，一旦count要超过value.length时，就需要扩容:默认扩容为原有容量的2倍+2。
并将原有value数组中的元素复制到新的数组中。

StringBuilder 和 StringBuffer 非常类似，均代表可变的字符序列，而且提供相关功能的方法也一样。

StringBuilder、StringBuffer的API

（1）StringBuffer append(xx)：提供了很多的append()方法，用于进行字符串追加的方式拼接

（2）StringBuffer delete(int start, int end)：删除[start,end)之间字符

（3）StringBuffer deleteCharAt(int index)：删除[index]位置字符

（4）StringBuffer replace(int start, int end, String str)：替换[start,end)范围的字符序列为str （5）void setCharAt(int index, char c)：替换[index]位置字符

（6）char charAt(int index)：查找指定index位置上的字符

（7）StringBuffer insert(int index, xx)：在[index]位置插入xx

（8）int length()：返回存储的字符数据的长度

（9）StringBuffer reverse()：反转

其他api

（1）int indexOf(String str)：在当前字符序列中查询str的第一次出现下标

（2）int indexOf(String str, int fromIndex)：在当前字符序列[fromIndex,最后]中查询str的第一次出现下标

（3）int lastIndexOf(String str)：在当前字符序列中查询str的最后一次出现下标

（4）int lastIndexOf(String str, int fromIndex)：在当前字符序列[fromIndex,最后]中查询str的最后一次出现下标

（5）String substring(int start)：截取当前字符序列[start,最后]

（6）String substring(int start, int end)：截取当前字符序列[start,end)

（7）String toString()：返回此序列中数据的字符串表示形式

（8）void setLength(int newLength) ：设置当前字符序列长度为newLength，相当于字符串截取

Java比较器

Java实现对象排序的方式有两种：
- 自然排序：java.lang.Comparable
- 定制排序：java.util.Comparator

Comparable

Comparable接口强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序。

实现 Comparable 的类必须实现Comparable接口，实现 compareTo(Object obj) 方法，两个对象即通过 compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小

class Student implements Comparable {
    private int id;
    private String name;
    private int score;
    private int age;

    public Student(int id, String name, int score, int age) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.score = score;
        this.age = age;
    }
    

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", score=" + score +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        //这些需要强制，将o对象向下转型为Student类型的变量，才能调用Student类中的属性
        //默认按照成绩比较大小，返回成绩的差值
        Student stu = (Student) o;
        return this.score - stu.score;
    }
}

        Student[] arr = new Student[5];
        arr[0] = new Student(3,"张三",90,23);
        arr[1] = new Student(1,"熊大",100,22);
        arr[2] = new Student(5,"王五",75,25);
        arr[3] = new Student(4,"李四",85,24);
        arr[4] = new Student(2,"熊二",85,18);

        //单独比较两个对象
        System.out.println(arr[0].compareTo(arr[1]));  //-10
        System.out.println(arr[1].compareTo(arr[2]));  //25
        System.out.println(arr[2].compareTo(arr[2])); //0

        Arrays.sort(arr);

        for(int i=0;i< arr.length;i++){   //从成绩小到大排序
            System.out.println(arr[i]);
        }reTo(arr[2])); //0

Comparator

当元素的类型没有实现java.lang.Comparable接口而又不方便修改代码
如果一个类，实现了Comparable接口，也指定了两个对象的比较大小的规则，但是此时此刻不想按照它预定义的方法比较大小，但是又不能随意修改

可使用Comparator

重写compare(Object o1,Object o2)方法，比较o1和o2的大小
可以将 Comparator 传递给 sort 方法（如 Collections.sort 或 Arrays.sort），从而允许在排序顺序上实现精确控制

        Student[] arr = new Student[5];
        arr[0] = new Student(3,"张三",90,23);
        arr[1] = new Student(1,"熊大",100,22);
        arr[2] = new Student(5,"王五",75,25);
        arr[3] = new Student(4,"李四",85,24);
        arr[4] = new Student(2,"熊二",85,18);

        Comparator comparator = new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                Student s1 = (Student) o1;
                Student s2 = (Student) o2;
                return s1.age - s2.age;
            }
        };

        Arrays.sort(arr,comparator);

        for(int i=0;i< arr.length;i++){   //从年龄小到大排序
            System.out.println(arr[i]);
        }

java.lang.System类

System类代表系统，系统级的很多属性和控制方法都放置在该类的内部。该类位于java.lang包。

由于该类的构造器是private的，所以无法创建该类的对象。其内部的成员变量和成员方法都是static的，所以也可以很方便的进行调用。

成员变量 Scanner scan = new Scanner(System.in);

System类内部包含in、out和err三个成员变量，分别代表标准输入流(键盘输入)，标准输出流(显示器)和标准错误输出流(显示器)。

成员方法

native long currentTimeMillis()：该方法的作用是返回当前的计算机时间，时间的表达格式为当前计算机时间和GMT时间(格林威治时间)1970年1月1号0时0分0秒所差的毫秒数。

void exit(int status)：该方法的作用是退出程序。其中status的值为0代表正常退出，非零代表异常退出。使用该方法可以在图形界面编程中实现程序的退出功能等。

void gc()：该方法的作用是请求系统进行垃圾回收。至于系统是否立刻回收，则取决于系统中垃圾回收算法的实现以及系统执行时的情况。

String getProperty(String key)：该方法的作用是获得系统中属性名为key的属性对应的值。系统中常见的属性名以及属性的作用如下表所示：