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Java基础类库

Java基础类库

作者: 江湖非良人 | 来源:发表于2019-07-23 17:58 被阅读57次

StringBuffer类

  String类时在所有项目开发之中一定会使用的功能类，这个类拥有如下的特点：

  • 每一个字符串的常量都属于String类的匿名对象，并且不可更改；
  • String有两个常量池，静态常量池、运行时常量池；
  • String类对象实例化建议使用直接赋值的形式完成，这样可以直接将对象保存在对象池之中以方便下次重用；
      虽然String类很好用，但是如果仔细思考也会发现其最大的弊端：内容不允许修改，虽然大部分情况下不会涉及到字符串内容的频繁修改，但是依然可能会存在频繁修改的情况，针对这些情况，专门提供一个StringBuffer类可以实现字符串内容的修改处理。
      StringBuffer并不像String类那样拥有两种对象实例化方式，StringBuffer必须像普通类对象一样首先进行对象实例化，而后才可以调用方法执行处理，而这个时候可以考虑使用StringBuffer类中的如下方法：
  • 构造方法：public StringBuffer​()；
  • 构造方法：public StringBuffer​(String str)，接收初始化字符串内容；
  • 数据追加：public StringBuffer append​(数据类型 变量名)，相当于字符串中“+”操作；

范例：观察String和StringBuffer对比
String类对象引用传递

public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "hello";
        change(str);
        System.out.println(str);
    }
    public static void change(String temp) {
        temp += "world !";//内容并没有发生改变
    }
}

StringBuffer类对象引用传递

public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuffer buf = new StringBuffer("hello");
        change(buf);
        System.out.println(buf.toString());
    }
    public static void change(StringBuffer temp) {
        temp.append(" world !");//内容已改变
    }
}

  实际上大部分的情况下，很少会出现有字符串内容的改变，这种改变并不是针对静态常量池的改变。
范例：分析一下已有问题

public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String strA = "www.baidu.com";
        String strB = "www." + "baidu" + ".com";
        System.out.println(strA == strB);
        System.out.println(strA.equals(strB));
    }
}

  这时的strB对象的内容并不是改变，从更加严格的意义上说，对于现在的strB当程序编译后会变成如下的形式：

public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) {
//        String strB = "www." + "baidu" + ".com";
        //等同于
        StringBuffer strB=new StringBuffer();
        strB.append("www.").append("baidu").append(".com");
    }
}

  所有的“+” 在编译后都变为了StringBuffer中的append()方法，并且在程序中StringBuffer和String类对象之间本就可以直接互相转换。

  • String类对象变为StringBuffer可以依靠StringBuffer可的构造方法或者使用append()方法；
  • 所有的类对象都可以通过toString()方法将其变为String类型；
      在StringBuffer类中除了可以支持有字符串内容的修改之外，实际上还提供了一些String类不具备的方法：
      1、插入数据：public StringBuffer insert​(int offset, 数据类型 变量名)；
public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuffer buf=new StringBuffer();
        buf.append(".com").insert(0,"www.").insert(4,"baidu");
        System.out.println(buf.toString());
    }
}

  2、删除指定范围的数据：public StringBuffer delete​(int start, int end)；

public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuffer buf=new StringBuffer();
        buf.append("hello xxx world !").delete(5,9);
        System.out.println(buf.toString());
    }
}

  3、字符串内容反转：public StringBuffer reverse​()；

public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuffer buf=new StringBuffer();
        buf.append("hello world !").reverse();
        System.out.println(buf.toString());
    }
}

  实际上与StringBuffer类还有一个类似的功能类：StringBuilder类，这个类时在JDK1.5的时候提供的，该类中提供的方法与StringBuffer功能相同，最大区别在于StringBuffer类中的方法属于线程安全的，全部用了synchronized关键字进行标注，而StringBuilder类属于非线程安全的，

CharSequence接口

  CharSequence是一个描述字符串结构的接口，在这个接口中有三种常用子类：

  • String类：
     public final class String extends Object implements Serializable, Comparable<String>, CharSequence；
  • StringBuffer类：
     public final class StringBuffer extends Object implements Serializable, CharSequence；
  • StringBuilder类：
     public final class StringBuilder extends Object implements Serializable, CharSequence；
    CharSequence
      现在只要有字符串就可以为CharSequence接口实例化。
public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) {
        CharSequence str="www.baidu.com";//子类实例向父接口转型
    }
}

  CharSequence是一个接口，在该接口中定义了如下操作方法：

  • 获取指定索引字符：char charAt​(int index)；
  • 获取字符串长度：int length​()；
  • 截取部分字符串：CharSequence subSequence​(int start, int end)；
    范例：字符串截取
public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) {
        CharSequence str="www.baidu.com";//子类实例向父接口转型
        CharSequence sub=str.subSequence(4,9);
        System.out.println(sub.toString());
    }
}

  以后只要看见CharSequence描述的就是一个字符串。

AutoCloseable接口

  AutoCloseable主要用于日后进行资源开发的处理上，以实现资源的自动关闭（释放资源），例如：在以后进行文件、网络、数据库开发的过程中，由于服务器的资源有限，所以在使用之后一定要关闭资源，这样才可以被更多的使用者所使用。
  下面为了更好的说明资源的问题，将通过一个消息的发送来处理完成。
范例：手工实现资源处理

interface IMessage {
    void send();//消息发送
}
class NetMessage implements IMessage {//实现消息的处理机制
    private String msg;
    public NetMessage(String msg) {
        this.msg = msg;
    }
    @Override
    public void send() {
        if (this.open()) {
            System.out.println("【*** 发送消息 ***】" + this.msg);
        }
    }
    public boolean open() {//获取资源连接
        System.out.println("【OPEN】获取消息发送连接资源");
        return true;
    }
    public void close() {
        System.out.println("【CLOSE】关闭消息发送通道");
    }
}
public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) {
        NetMessage nm = new NetMessage("www.baidu.com");//定义要发送的处理
        nm.send();//消息发送
        nm.close();//关闭连接
    }
}

  可以发现，所有的资源完成处理之后都必须进行关闭操作，那能否实现一种自动关闭的功能呢？由此退出了AutoCloseable访问接口，这个接口是在JDK1.7的时候提供的，并且该接口只提供有一个方法：

  • 关闭方法：void close​() throws Exception；


    AutoCloseable

  要想实现自动关闭处理，除了要使用AutoCloseable外，还需要结合异常处理语句才可以正常调用。
范例：实现自动关闭处理

public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        try (IMessage nm = new NetMessage("www.baidu.com")){
            nm.send();//消息发送
        }catch (Exception e){}

    }
}
interface IMessage extends AutoCloseable{
    void send();//消息发送
}
class NetMessage implements IMessage {//实现消息的处理机制
    private String msg;
    public NetMessage(String msg) {
        this.msg = msg;
    }
    @Override
    public void send() {
        if (this.open()) {
            System.out.println("【*** 发送消息 ***】" + this.msg);
        }
    }
    public boolean open() {//获取资源连接
        System.out.println("【OPEN】获取消息发送连接资源");
        return true;
    }
    @Override
    public void close() throws Exception{
        System.out.println("【CLOSE】关闭消息发送通道");
    }
}

  在以后的章节中会接触到资源的关闭问题，往往都会见到AutoCloseable接口的使用。

Runtime类

  Runtime描述的是运行时的状态，在整个JVM中，Runtime类时唯一一个与JVM运行状态有关的类，并且都会默认提供一个该类的实例化对象。
  由于在每一个JVM进程中只允许提供一个Runtime类的对象，所以这个类的构造方法被默认私有化了，标明该类使用的是单例设计模式，并且单例设计模式一定会提供一个static方法获取本类实例。


Runtime

  由于Runtime类属于单例设计模式，如果想要获取实例化对象，那么就可以依靠类中的getRuntime()方法完成：

  • 获取实例化的对象： public static Runtime getRuntime​()；
      通过这个类中的availableProcessors()方法可以获取本机的CPU内核数：public int availableProcessors​()；
    范例：获取Runtime对象
public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Runtime runtime=Runtime.getRuntime();//获取实例化对象
        System.out.println(runtime.availableProcessors());
    }
}

  但是除了以上的方法之外，在Runtime类中还提供了以下四个重要的操作方法：

  • 获取最大可用内存空间：public long maxMemory​()，默认的配置是本机系统内存的4分之1；
  • 获取可用内存空间：public long totalMemory​()；//默认的配置为本系统内存的61分支1；
  • 获取空闲内存空间：public long freeMemory​()；
  • 手工进行GC处理：public void gc​()；
public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Runtime runtime=Runtime.getRuntime();//获取实例对象
        System.out.println("1、MAX_MEMORY："+runtime.maxMemory());
        System.out.println("1、TOTAL_MEMORY："+runtime.totalMemory());
        System.out.println("1、FREE_MEMORY："+runtime.freeMemory());
        String str="";
        for (int i = 0; i < 30000; i++) {
            str+=i;//产生大量的垃圾空间
        }
        System.out.println("2、MAX_MEMORY："+runtime.maxMemory());
        System.out.println("2、TOTAL_MEMORY："+runtime.totalMemory());
        System.out.println("2、FREE_MEMORY："+runtime.freeMemory());
        runtime.gc();
        System.out.println("3、MAX_MEMORY："+runtime.maxMemory());
        System.out.println("3、TOTAL_MEMORY："+runtime.totalMemory());
        System.out.println("3、FREE_MEMORY："+runtime.freeMemory());
    }
}

System类

  System类贯穿我们开发的程序类，之前使用的系统输出采用的就是System类中的方法，System中还定义了一些其他的处理方法：

  • 数组拷贝：public static void arraycopy​(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length)；
  • 获取当前时间戳：public static long currentTimeMillis​()；
  • 进行垃圾回收：public static void gc​()；
    范例：操作耗时的统计
public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        long start=System.currentTimeMillis();
        String str="";
        for (int i = 0; i < 30000; i++) {
            str+=i;//产生大量的垃圾空间
        }
        System.out.println("操作耗时："+(System.currentTimeMillis()-start));
    }
}

  在System类中也提供了一个gc()方法，实际上调用的是Runtime.getRuntime().gc();

Cleaner类

  Cleaner是在JDK1.9之后才提供的一个对象清理操作，其主要的功能是进行finalize()方法的替代。在C++语言中有两种特殊的函数：构造函数、析构函数（对象手工回收），在Java中所有的垃圾空间都是通过GC自动回收的，很多情况下是不需要析构函数的，因此所以Java并没有提供这方面支持。
  但是Java本身依然提供了给用户收尾的操作，每一个实例化对象在回收之前保留一个被处理的机会，最初实现对象收尾处理的方法时Object类中所提供的finalize()方法，这个方法的定义如下：

@Deprecated(since="9")
protected void finalize​()  throws Throwable

  该替换指的是不建议继续使用这个方法了，而是说子类可以继续使用这个方法名称。 但这个方法上最大的特点就是抛出了一个Throwable异常类型，而这个异常类型分为两个子类型：Error、Exception，平产所处理的都是Exception。
范例：观察传统回收

class Member{
    public Member() {
        System.out.println("【构造】创建了一个Member对象");
    }
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        System.out.println("【回收】回收了一个Member对象");
        throw new Exception("回收发生异常");
    }
}
public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Member member=new Member();
        member=null;
        System.gc();
        System.out.println("回收异常并不会抛出");
    }
}

  从JDK1.9开始，这一操作已经不建议使用了，而对于对象回收释放。从JDK1.9开始建议开发者使用AutoCloseable或者使用java.lang.ref.Cleaner类进行回收处理（Cleaner也支持有AutoCloseable处理）；

//一定要使用JDK1.9+版本
class Member implements Runnable{
    public Member() {
        System.out.println("【构造】创建了一个Member对象");
    }
    @Override
    public void run() {//执行清除时执行的是此操作
        System.out.println("【回收】回收了一个Member对象");
    }
}
class MemberCleaning implements AutoCloseable{//实现清除的处理
    private static final Cleaner cleaner=Cleaner.create();//创建一个清除处理
    private Member member;
    private Cleaner.Cleanable cleanable;
    public MemberCleaning() {
        this.member=new Member();//创建新对象
        this.cleanable=this.cleaner.register(this,this.member);//注册使用的对象
    }
    @Override
    public void close() throws Exception {
        this.cleanable.clean();//启动多线程
    }
}
public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        try(MemberCleaning mc=new MemberCleaning()) {
            //中间可以执行一些相关的代码
        }catch (Exception e){}
    }
}

  在新一代的清除回收处理的过程之中，更多的情况下考虑的是多线程的使用，即：为了防止有可能造成的延迟处理，所以许多对象回收前的处理都是单独通过一个线程完成的。

对象克隆

  所谓的对象克隆指的就是对象的复制，而且属于全新的复制。即：使用已有对象内容创建一个新的对象，如果要使用对象克隆则需要使用到Object类中提供的clone()方法：protected Object clone​() throws CloneNotSupportedException；
  所有的类都会继承Object父类，所以所有的类都一定会有clone()方法，但是并不是所有的类都希望被克隆。所以要实现克隆，所在类必须要实现Cloneable接口，此接口并没有提供需要实现的方法，因为它描述的是一只种能力。
范例：实现对象克隆

class Member implements Cloneable {
    private String name;
    private int age;
    public Member(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "【" + super.toString() + "】name = " + this.name + "、age = " + this.age;
    }
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();//调用父类提供的clone()方法
    }
}
public class JavaApiDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Member a=new Member("张三",30);
        Member b=(Member)a.clone();
        System.out.println(a);
        System.out.println(b);
    }
}

  如果不是特殊的开发需求下，很少会出现有对象克隆的需求。

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