[Java知识库]Java核心类库(上)

java 核心类库 一

一、常用类的使用

1. 常用的包

1.1 常用的包

• java.lang java语言的核心包，由JVM自动导入(System, String)
• java.util 工具包，提供了大量工具类和集合类等(Scanner, Random, List集合类)
• java.io 输入输出包，提供了大量读写文件相关的类(FileInputStream, FileOutputStream)
• java.net 网络包，提供网络编程相关的类(ServerSocket, Socket)
• java.sql 数据包，提供操作数据的类和接口等(DriverManager, Connection)

1.2 Object类

基本概念:

• java.lang.Object类，是java语言中类层次结构的根类, 所有类的默认父类都是 Object

常用方法：

1.3 Integer 类

成员变量:

常用的方法：

Integer 类的装箱和拆箱机制:

• 装箱：使用 valueOf 方法，从 int 类型 到 Integer 类型
• 拆箱：使用 intValue 方法，从 Integer 类型 到 int 类型

java5 之后，自动装箱和拆箱

eg: Integer it3 = 128; int it4 = it3;

自动装箱池：

从 - 128 ～ 127 是装箱完毕的，不会生成新对象。所以如果两个自动装箱的Integer引用变量的数值在此范围内，其指向的地址是同一个地址

如：

Integer it4 = 127;
Integer it5 = 127;
sout(it4 == it5);

> true

1.4 Double 类

成员常量:

常用方法：

数字类型的父类都是 Number() 类

1.5 Boolean 类

常量：

方法：

注意parseBoolean() 方法，传入的字符 非 “true”，则皆返回 false

1.6 Character 类

常量：

方法：

1.7 包装类 (Wrapper) 的使用总结

• 基本数据类型 -> 对应的包装类的方式: 调用包装类的静态方法 .valueOf() 方法
• 获取包装对象中基本数据类型变量数值的方式：.xxxValue() 方法
• 字符串 -> 基本数据类型的方式：.parseXxx() 方法

1.8 Math 类

常量:

1.9 BigDecimal 类

浮点类型在运算时会有误差，若要精确运算，需要使用 BigDecimal 类

方法:

如果除法结果是 无限循环小数, 则需要在 divide 方法中 添加 roundingMode 的参数

1.10 BigInteger 类

表示比 long 类型数值范围还大的整数数据

方法：

二、String 类的使用

• 描述字符串

• 该类由 final 关键字 修饰, 所以该类不能被继承

• 该类描述的字符串数据是个常量，可以被共享

2.1 String 类 的常量池

JVM 将首次出现的字符串放入常量池中，后续使用相同的字符串时，不会再创建新的字符串对象

2.2 常用的构造方法

通过 String(String original) 创建原字符串的副本，在堆区中，而不是常量池中
常量有优化，变量没有。如，'abcd' 和 'ab' + 'cd' 会被优化到同一个常量 abcd
String str1 = 'ab'; str1 + 'cd' 和 'abcd' 不会被视为常量 'abcd'

2.3 常用的成员方法

案例1：判断字符串是否为回文

案例2： 字符串大小的比较

两个字符串中逐个位置的字符的ASCII码相减;

若两个字符串长度不一，则是长度相减

字符串转换、大小写 和 起始/终止字符串

字符串是否相等

字符串查找

| lastIndexOf(char c) | 反向查找, 返回指定字符的下标, 若没有，则返回-1 |
| lastIndexOf(char c, fromIndex i) | 从指定的位置查找，返回指定字符的下标, 若没有，则返回-1 |
| lastIndexOf(String s) | 返回指定字符串的下标, 若没有，则返回-1 |
| lastIndexOf(String s, fromIndex i) | 从指定的位置查找，返回指定字符串的下标, 若没有，则返回-1 |

字符串截取:

2.4 正则表达式

\xOB 垂直制表符，\f 换页符， \r 回车换行符

正则表达式方法

案例：

• 正则表达式描述 银行卡密码的规则：6 位数字组成
• 描述qq号码：非 0 开头的 5 ～ 15 位数组成
• 描述手机号码：1 开头，3、4、5、7、8 第二位数，总共 11 位数
• 描述身份证号码：总共 18 位，6 位数字表示地区，4 位数字表示年份，2 位数字表示月份，2 位数字表示日期，3 位表示个人，最后一位可能是数字，也可以是 X

三、可变字符串类 以及 日期相关类

3.1 可变字符串类

基本概念：

描述字符序列可以改变的字符串，减少由String类描述的字符串常量所占据的内存空间

• StringBuilder 类，线程安全类，效率较低

• StringBuffer 类，非线程安全类，效率较高

StringBuilder 类常用的构造方法:

StringBuilder 类 常用的成员方法:

StringBuilder 类的修改字符串相关的成员方法，返回的是 return this; 即，返回StringBuilder 类。方便连续调用

因此，调用成员方法，会直接作用到 StringBuilder 类的实例化对象

字符串长度超过字符串对象的容量是，会自动扩容。默认扩容

笔试考点：

1. StringBuilder 的成员方法，为什么要有返回值

   方便连续调用

2. StringBuilder -> String

   如， sb1.toString();

3. StringBuilder StringBuffer String 哪个效率高

   String < StringBuffer < StringBuilder

3.2 日期相关类

System 类

通常用户测试代码的执行时间

Date 类

java.util.Date

SimpleDateFormat 类

日期格式化

Clendar 类

是一个抽象类，但是通过指向其子类的引用对象，形成多态。

所以 getInstance() 方法，返回的是其子类的对象

LocalDate

java.time.LocalDate 主要用于描述 年-月-日 格式的日期信息，该类不表示时间和时区信息

LocalTime 类

java.time.LocalTime, 描述时分秒 以及 纳秒

LocalDateTime 类

java.time.LocalDateTime, 描述没有时区的日期信息

Instant 类

java.time.Instant, 描述瞬间的时间的信息

获取的不是当前时区，是本初子午线的时区

DateTimeFormatter 类

java.time.format.DateTimeFormatter 格式化和解析日期

TemporalAccessor 是一个接口

四、Collection

4.1 集合概念

存放不同类型的对象时，可以使用 集合

存放相同类型的对象时，使用 对象数组

两个框架结构：

• java.util.Collection

  基本单位：单个元素

• java.util.Map

  基本单位：单对元素

4.2 Collection 集合

Collection接口是父类接口，该接口重定义的方法，可用于操作其子类接口的集合

E 视为 Element

注意接口不能被实例化，只能通过引用变量，指向接口的实现类，形成多态

输出集合中的所有元素时，调用了每个元素(对象)对应的toString方法

contains() 方法，return (a == b) || (a != null && a.equals(b))

所以，此方法判断是否包含元素，有两种情况：

• Person 对象 与 集合中相对应的元素的地址相同

• Person 对象不为空，则Person 对象 调用其 equals 方法，与集合中的元素进行判断
  所以 Person 类中，需要重写equals方法。否则，调用从 Object 类中继承的equals方法(比较的是地址, 所以结果为false)

集合 -> 数据，复制给 Object 类型的数组变量，因为集合中有各种类型的数据，只有 Object 类型才能接受

迭代器:

Iterator接口

java.util.Iterator 接口描述迭代器对象，可以遍历 Collection 集合中的所有元素

java.util.Collection 接口，继承了迭代器接口, 因此其以及其实现类都可以使用迭代器对象

4.3 ArrayList 类

ArrayList 类：动态数组

• 以无参方式 new 一个ArrayList对象时，没有申请数组的内存空间

• 调用 add 方法添加元素是，会申请长度为 10 的数组，容量满时

• 扩容至当前容量的 1.5 倍

4.4 LinkedList 类

LinkedList 类：双向链表

• 无参方式 new 一个 LinkedList 对象是，只实例化了对象，没有申请内存空间

• 每个节点 Node 有两个类似指针的成员变量，next 和 prev 用以存储双向链表的两个方向的地址

• LikedList 对象，有 first 和 last 两个静态成员变量，指向链表的头尾两个节点

4.5 Stack 类 和 Vector 类

Stack 类：栈类，后近先出 LILO, last in last out

继承自 Vector 类

底层采用动态数组进行数据管理

Vector 类：

底层采用动态数组进行数据管理，与 ArrayList 类比较，属于线程安全类，效率较低

4.6 常用的方法

注意 subList() 方法，返回的是 原 List 集合中, 元素的地址

即，其与原集合共用同一块内存空间

操作子集合会影响到原集合

4.7 Stack 类 和 Queue 类的使用

Stack 类 熟悉栈结构，不做要求

Queue 类，队列，先进先出 FIFO

java.util.Queue

4.8 泛型

规定集合中元素的类型，(只在编译时起作用)

底层原理：

泛型是参数化类型，即，让数据类型作为参数传递。

注意，泛型不能会基础数据类型

如 ArrayList, 其中 E 相当于数据类型的形式参数

自定义泛型接口：

与普通接口相比，多了参数类型。如 <e, t>

自定义泛型类:

• 泛型类其类名后，添加了类型参数列表，可以有多个类型参数，如 <E, V>
• 实例化泛型类，应该指定具体的数据类型
• 父类有泛型，子类可以保留泛型与否，也可以选择指定数据类型与否
• 子类保留泛型后，也可以增加自己的泛型

自定义泛型方法：

• 泛型方法，在输入的参数是泛型参数，而不是具体的参数数据
• 调用泛型方法时，需要对泛型参数进行实例化
• 泛型方法格式：[访问权限]<泛型>返回值类型 方法名([泛型标识 参数名]){方法体}

泛型参数有继承关系，但是其类之间不存在继承关系，如 List<Object> 和 List<String> 不存在继承关系

泛型通配符：

• <?> 无限制通配符：表示可以传入任意类型的参数

无限通配符，可以传入所有类型，导致不能添加元素，因为添加后，不能保证泛型类型的一致

所以，不支持元素的添加操作

但是，可以读取

• <? extends E> 类型的上界是E，只能是 E 或者是 E的子类

  只读，不写

有限制通配符，可以传入E及其子类类型，导致不能添加元素，因为添加后，不能保证泛型类型的一致

所以，不支持元素的添加操作

但是，可以读取

• <? super E> 类型的下界是E，只能是 E 或者是 E的父类

  只写，不读

可以传入

4.9 HashSet 集合

Set集合内的元素不允许重复

HashSet 集合,

• 通过调用 hashCode() 生成哈希码值
• 再调用哈希算法 生成哈希值
• 根据生成的哈希值，确定元素在哈希表中的位置

添加新元素时，如果其经历以上步骤，插入哈希表中时，其位置已被占用，则需要：

• 先判断二者的哈希值是否相等，若不相等，新元素添加到已有元素后面位置
• 若二者哈希值相等，则调用 equals 方法，查看二者数据内容是否相等，若不相等，则新元素添加到已有元素后面位置

4.10 TreeSet 集合

二叉树：

• 有序二叉树: 左子节点 < 根结点 < 右子节点

• 红黑树：特殊的有序二叉树，其节点间大小的比较可以是自然排序，也可以是指定比较器进行排序

五、Map

5.1 Map 集合基本概念

用于优化查询性能

• java.util.Map<K, V> 集合中存取元素的基本单位：单对元素

  K Key类型
  V Value 类型

• Key 值不重复，只能有一个 Value

• HashMap 和 TreeMap

• HashTable 类 是早期 Map实现类, 属于线程安全类，不允许null 作为 K、V的值

• Properties 类 是HashTable 类的子类, 该对象用于处理属性文件，其 K、V 都是String类型

六、作业

1. 编程题

编程统计字符串"ABCD123!@#$%ab"中大写字母、小写字母、数字、其它字符的个数并打 印出来。

2. 编程题

编程获取两个指定字符串中的最大相同子串。

如： s1=“asdafghjka”, s2=“aaasdfg” 他们的最大子串为"asd"

提示： 将短的那个串进行长度依次递减的子串与较长的串比较。

3. 编程题

准备一个 HashMap 集合，统计字符串"123,456,789,123,456"中每个数字字符串出现的次数并打印出来。

如：

    123 出现了 2 次 

    456 出现了 2 次 

    789 出现了 1 次 

4. 编程题

使用 List 集合实现简易的学生信息管理系统，要求打印字符界面提示用户选择相应的功 能，根据用户输入的选择去实现增加、删除、修改、查找以及遍历所有学生信息的功能。

其中学生的信息有：学号、姓名、年龄。 要求： 尽量将功能拆分为多个.java 文件。

5. 编程题

使用集合实现斗地主游戏的部分功能，要求如下：

（1）首先准备 54 张扑克牌并打乱顺序。

（2）由三个玩家交替摸牌，每人 17 张扑克牌，最后三张留作底牌。

（3）查看三个玩家手中的扑克牌和底牌。

（4）其中玩家手中的扑克牌需要按照大小顺序打印，规则如下：

手中扑克牌从大到小的摆放顺序：大王,小王,2,A,K,Q,J,10,9,8,7,6,5,4,3