Java的核心类库

引言

在Java编程中，熟练掌握常用类与对象操作是开发的基础。Java的核心类库提供了丰富的功能，可以帮助开发者高效地处理各种编程任务。本文将详细介绍Java字符串操作、集合框架、日期与时间处理等内容，并通过图表和表格进行总结与示范。

字符串操作

字符串类（String）

String类用于表示字符串，字符串是字符的序列，属于不变对象（immutable）。常用的字符串操作包括长度、拼接、比较、截取、替换等。

public class StringExample {public static void main(String[] args) {String str = "Hello, Java!";// 获取字符串长度int length = str.length();System.out.println("Length: " + length); // 输出：Length: 12// 字符串拼接String newStr = str.concat(" Welcome!");System.out.println("Concatenated: " + newStr); // 输出：Concatenated: Hello, Java! Welcome!// 字符串比较boolean isEqual = str.equals("Hello, Java!");System.out.println("Is Equal: " + isEqual); // 输出：Is Equal: true// 字符串截取String substring = str.substring(7, 11);System.out.println("Substring: " + substring); // 输出：Substring: Java// 字符串替换String replaced = str.replace("Java", "World");System.out.println("Replaced: " + replaced); // 输出：Replaced: Hello, World!}
}

常用方法表格总结

方法	描述	示例
`length()`	返回字符串的长度	`str.length();`
`concat(String str)`	将指定字符串连接到此字符串的末尾	`str.concat(" Welcome!");`
`equals(Object obj)`	比较此字符串与指定对象是否相等	`str.equals("Hello, Java!");`
`substring(int beginIndex, int endIndex)`	返回一个新字符串，它是此字符串的一个子字符串	`str.substring(7, 11);`
`replace(CharSequence target, CharSequence replacement)`	将匹配的字符或字符串替换为新字符或字符串	`str.replace("Java", "World");`
`toUpperCase()`	将所有字符转换为大写	`str.toUpperCase();`
`toLowerCase()`	将所有字符转换为小写	`str.toLowerCase();`
`trim()`	去除字符串两端的空格	`str.trim();`
`charAt(int index)`	返回指定索引处的字符	`str.charAt(0);`
`indexOf(String str)`	返回子字符串第一次出现的索引，如果没有找到则返回-1	`str.indexOf("Java");`

集合框架

Java集合框架提供了一组接口和类，用于存储和操作一组对象。集合框架包括以下常用接口和类：

List接口

List接口是一种有序集合，允许重复元素。常用实现类是ArrayList和LinkedList。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class ListExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Apple"); // 允许重复元素System.out.println("List: " + list);// 访问元素String firstElement = list.get(0);System.out.println("First Element: " + firstElement);// 遍历集合for (String element : list) {System.out.println("Element: " + element);}}
}

Set接口

Set接口是一种不包含重复元素的集合。常用实现类是HashSet和TreeSet。

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;public class SetExample {public static void main(String[] args) {Set<String> set = new HashSet<>();set.add("Apple");set.add("Banana");set.add("Apple"); // 不允许重复元素System.out.println("Set: " + set);// 遍历集合for (String element : set) {System.out.println("Element: " + element);}}
}

Map接口

Map接口是一种键值对（Key-Value）映射。不允许重复的键。常用实现类是HashMap和TreeMap。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class MapExample {public static void main(String[] args) {Map<String, Integer> map = new HashMap<>();map.put("Apple", 10);map.put("Banana", 20);map.put("Apple", 30); // 键不允许重复，值会被覆盖System.out.println("Map: " + map);// 访问元素int appleCount = map.get("Apple");System.out.println("Apple Count: " + appleCount);// 遍历集合for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());}}
}

集合框架表格总结

接口	实现类	特点	示例
List	ArrayList, LinkedList	有序集合，允许重复元素	`List<String> list = new ArrayList<>();`
Set	HashSet, TreeSet	无序集合，不允许重复元素	`Set<String> set = new HashSet<>();`
Map	HashMap, TreeMap	键值对映射，不允许重复键	`Map<String, Integer> map = new HashMap<>();`

日期与时间处理

Java提供了多种日期和时间处理的类，主要包括Date类、Calendar类和java.time包中的新API。

Date类

Date类表示特定的时间，精确到毫秒。

import java.util.Date;public class DateExample {public static void main(String[] args) {Date now = new Date();System.out.println("Current Date: " + now);// 创建特定日期Date specificDate = new Date(2020, 1, 1);System.out.println("Specific Date: " + specificDate);}
}

Calendar类

Calendar类提供了更灵活的日期操作功能。

import java.util.Calendar;public class CalendarExample {public static void main(String[] args) {Calendar calendar = Calendar.getInstance();System.out.println("Current Date: " + calendar.getTime());// 设置特定日期calendar.set(2020, Calendar.JANUARY, 1);System.out.println("Specific Date: " + calendar.getTime());}
}

java.time包

Java 8引入了新的日期和时间API，包括LocalDate、LocalTime、LocalDateTime和DateTimeFormatter类等。

import java.time.LocalDate;
import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;public class DateTimeExample {public static void main(String[] args) {// 获取当前日期LocalDate date = LocalDate.now();System.out.println("Current Date: " + date);// 获取当前日期和时间LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();System.out.println("Current DateTime: " + dateTime);// 格式化日期和时间DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");String formattedDateTime = dateTime.format(formatter);System.out.println("Formatted DateTime: " + formattedDateTime);}
}

日期与时间处理的表格总结

类名	描述	示例
Date	表示特定的时间	`Date now = new Date();`
Calendar	提供更灵活的日期操作功能	`Calendar calendar = Calendar.getInstance();`
LocalDate	表示 ISO-8601日历系统中的日期（无时间）	`LocalDate date = LocalDate.now();`
LocalTime	表示 ISO-8601日历系统中的时间（无日期）	`LocalTime time = LocalTime.now();`
LocalDateTime	表示日期和时间的组合	`LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();`
DateTimeFormatter	格式化和解析日期与时间	`DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");`

应用场景与实践

字符串操作应用场景

字符串操作在各种应用场景中广泛使用，如数据输入验证、文本处理、日志记录等。例如，在处理用户输入时，可以使用字符串方法去除空格、转换大小写和验证内容格式。

public class StringValidation {public static void main(String[] args) {String userInput = "   Hello Java!   ";// 去除两端空格String trimmedInput = userInput.trim();System.out.println("Trimmed Input: " + trimmedInput);// 验证内容格式（检查是否以 "Hello" 开头）if (trimmedInput.startsWith("Hello")) {System.out.println("Valid Input");} else {System.out.println("Invalid Input");}}
}

集合操作应用场景

集合框架的应用场景包括数据存储与检索、去重、排序等。例如，在开发购物车功能时，可以使用List存储商品列表，使用Set去重，以及使用Map存储商品及其数量。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class ShoppingCart {private Map<String, Integer> cart = new HashMap<>();// 添加商品public void addItem(String item) {cart.put(item, cart.getOrDefault(item, 0) + 1);}// 获取购物车中商品数量public int getItemCount(String item) {return cart.getOrDefault(item, 0);}public static void main(String[] args) {ShoppingCart shoppingCart = new ShoppingCart();shoppingCart.addItem("Apple");shoppingCart.addItem("Apple");shoppingCart.addItem("Banana");System.out.println("Apple Count: " + shoppingCart.getItemCount("Apple")); // 输出：Apple Count: 2System.out.println("Banana Count: " + shoppingCart.getItemCount("Banana")); // 输出：Banana Count: 1}
}

日期与时间处理应用场景

日期与时间处理广泛应用于日志记录、定时任务、日期计算等场景。例如，在构建一个事件提醒应用时，可以使用LocalDate存储事件日期，并使用Period进行日期计算。

import java.time.LocalDate;
import java.time.Period;public class EventReminder {public static void main(String[] args) {LocalDate eventDate = LocalDate.of(2024, 6, 13);LocalDate currentDate = LocalDate.now();// 计算剩余天数Period period = Period.between(currentDate, eventDate);int remainingDays = period.getDays();System.out.println("Event is in " + remainingDays + " days");}
}

表格总结

字符串操作方法表

方法	描述	示例
`length()`	返回字符串的长度	`str.length();`
`concat(String str)`	将指定字符串连接到此字符串的末尾	`str.concat(" Welcome!");`
`equals(Object obj)`	比较此字符串与指定对象是否相等	`str.equals("Hello, Java!");`
`substring(int beginIndex, int endIndex)`	返回一个新字符串，它是此字符串的一个子字符串	`str.substring(7, 11);`
`replace(CharSequence target, CharSequence replacement)`	将匹配的字符或字符串替换为新字符或字符串	`str.replace("Java", "World");`

集合框架接口与实现类表

接口	实现类	特点	示例
List	ArrayList, LinkedList	有序集合，允许重复元素	`List<String> list = new ArrayList<>();`
Set	HashSet, TreeSet	无序集合，不允许重复元素	`Set<String> set = new HashSet<>();`
Map	HashMap, TreeMap	键值对映射，不允许重复键	`Map<String, Integer> map = new HashMap<>();`

日期与时间处理类表

类名	描述	示例
Date	表示特定的时间	`Date now = new Date();`
Calendar	提供更灵活的日期操作功能	`Calendar calendar = Calendar.getInstance();`
LocalDate	表示 ISO-8601日历系统中的日期（无时间）	`LocalDate date = LocalDate.now();`
LocalTime	表示 ISO-8601日历系统中的时间（无日期）	`LocalTime time = LocalTime.now();`
LocalDateTime	表示日期和时间的组合	`LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();`
DateTimeFormatter	格式化和解析日期与时间	`DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");`