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七：Java基础类库

引言：String类是所有项目开发之中一定会使用到的一个功能类，且特点如下：

1）每一个字符串的常量都属于一个String类的匿名对象，并且不可更改；

2)String有两个常量池：静态常量池和运行时常量池；

3)String类对象实例化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，方便取用。

而String类的最大弊端是内容不允许修改，所以为了解决String字符串不能修改的缺点，Java程序提供了一个StringBuffer类来实现字符串内容的修改。

范例：String与StringBuffer类的对比

代码

结果

描述

String类

package cn.demos;

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!";
   }

}

hello

内容没改

StringBuffer类

package cn.demos;

public class JavaAPIDemo {

   public static void main(String[] args) {
       StringBuffer str = new StringBuffer("hello ");
       change(str);
       System.out.println(str);
   }

   public static void change(StringBuffer temp) {
       temp.append(" world!");
   }

}

hello world!

利用StringBuffer类里的方法可以改变字符串的内容

1、StringBuffer类

StringBuffer类并没有拥有两个对象实例化方式，StringBuffer必须像普通类那样首先进行对象实例化才能可以调用方法处理。StringBuffer类中修改字符可以使用的方法如下：

		定义	描述
构造方法	无参构造	public StringBuffer()
构造方法	有参构造	public StringBuffer(String str)	接收初始化字符串内容
数据追加		public StringBuffer append(各种数据类型 b)	相当于字符型串中的“+”

注意：字符的拼接“+”号在编译之后都变成了StringBuffer类中的append（）方法，且在程序之中StringBuffer与String类对象之间是可以互相转换的：

1）String类对象变成StringBuffer可以依靠StringBuffer类的构造方法或者使用append（）方法；

2）所有的类对象都可以通过toString（）方法将其变为String类型。

在StringBuffer类里面除了可以支持有字符串内容的修改之外，还具有一些String类不具备的方法，如下：

方法	定义	代码	正常结果	结果
插入数据	public StringBuffer insert(int offset, 数据类型 str)	package cn.demos; public class JavaAPIDemo { public static void main(String[] args) { StringBuffer str = new StringBuffer(); str.append("csdn").insert(0, " WWW.").insert(4, ".cn"); System.out.println(str); } }	hello world！	www.cn.csdn
删除指定范围的数据	public StringBuffer delete(int start, int end)	package cn.demos; public class JavaAPIDemo { public static void main(String[] args) { StringBuffer str = new StringBuffer(); str.append("hello world！").delete(6,12); System.out.println(str); } }		hello
字符串内容反转	public StringBuffer reverse()	package cn.demos; public class JavaAPIDemo { public static void main(String[] args) { StringBuffer str = new StringBuffer(); str.append("hello world！").reverse(); System.out.println(str); } }		！dlrow olleh

与StringBuffer类类似的还有个类似的功能类——StringBuilder类，该类中提供的方法与StringBuffer类中的功能相同，而从观察源码得知，它们的最大区别在于，StringBuffer类中的方法与线程安全有关，全都是使用了synchronized的关键字进行标注，而StringBuilder类属于非线程安全的。

面试题：请解释String、StringBuffer、StringBuilder的区别？

1）String类是字符串的首选类型，其最大的特点是内容不可修改；

2）StringBuffer类和StringBuilder类中的内容允许修改；

3）StringBuffer是在JDK1.0的时候提供的，属于线程安全的操作，StringBuilder是在JDK1.5之后提供的，属于非线程安全的操作。

2、CharSequence接口

CharSequence是一个描述字符串结构的接口，在这个接口里面一般有三种常用子类：

CharSequence子类	定义结构
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

从上面可以看出，CharSequence常用的三个子类很熟悉，分别是：String、StringBuffer、StringBuilder，它们的结构定义都实现了CharSequence接口。而StringBuffer、StringBuilder中的方法都可以接收CharSequence类型的参数。

CharSequence接口中的操作方法如下：

方法	定义	代码	结果
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)	package cn.demos; public class JavaAPIDemo { public static void main(String[] args) { CharSequence str = "www.csdn.cn"; // 截取第四个到第八个字符段 CharSequence sub = str.subSequence(4, 8); System.out.println(sub); } }	csdn

总结：从本质上来讲，CharSequence描述的就是字符串。

3、AutoCloseable接口

AutoCloseable主要是用于日后进行资源开发的处理，实现资源的自动关闭（释放资源）。

AutoCloseable中只有一个方法如下：

关闭方法	void close() throws Exception

范例：通过下面两个程序代码的对比，理解AutoCloseable接口的使用。

模拟消息发送过程

代码

结果

分析

手工实现资源处理

package cn.demos;

interface IMessage {
// 消息发送
public void send();
}

class NetMessage implements IMessage {
private String msg;

   public NetMessage(String msg) {
       this.msg = msg;
   }

   public boolean open() {
       // 获取资源
       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");
   }

   @Override
   public void send() {
       System.out.println("*****发送消息*****" + msg);

}
}

public class JavaAPIDemo {

public static void main(String[] args) {

       // 定义发送内容
       NetMessage nm = new NetMessage("www.csdn.cn");
       // 判断是否打开连接
       if (nm.open()) {
           // 发送消息
           nm.send();
           // 关闭连接
           nm.close();
       }

}

OPEN获取消息发送连接资源
*****发送消息*****www.csdn.cn
CLOSE关闭消息发送通道

需要手动写代码关闭，比较繁琐

AutoCloseable

package cn.demos;

interface IMessage extends AutoCloseable {
// 消息发送
public void send();
}

class NetMessage implements IMessage {
private String msg;

   public NetMessage(String msg) {
       this.msg = msg;
   }

   public boolean open() {
       // 获取资源
       System.out.println("OPEN获取消息发送连接资源");
       return true;
   }

   public void close() throws Exception {
       System.out.println("CLOSE关闭消息发送通道");
   }

   @Override
   public void send() {
       System.out.println("*****发送消息*****" + msg);

}
}

public class JavaAPIDemo {

public static void main(String[] args) throws Exception {

       try (IMessage nm = new NetMessage("www.csdn.cn")) {
           nm.send();
       } catch (Exception e) {

}

*****发送消息*****www.csdn.cn
CLOSE关闭消息发送通道

通过继承AutoCloseable接口，实现了消息发送的自动关闭

注意：要想实现自动关闭处理，处理要实现AutoCloseable接口之外，还需要结合异常处理语句。

4、Runtime类

Runtime类描述的是运行时的状态，且是一个与JVM运行状态有关的类，系统也会默认提供一个Runtime的实例化对象，Runtime类的构造方法私有化是由于在每一个JVM进程里面，只允许提供有一个Runtime类的对象，所以它的构造方法被私有化，使用的是单例设计模式，且提供一个static方法获取实例化对象。

所以，如果要获取Runtime类的实例化对象，可以使用类中的getRuntime（）方法：

方法

定义

代码

结果

获取实例化对象

public static Runtime getRuntime()

package cn.demos;

public class JavaAPIDemo {

public static void main(String[] args) throws Exception {

       // 获取实例化对象
       Runtime run = Runtime.getRuntime();
       // 输出本机cpu内核数
       System.out.println(run.availableProcessors());
   }

}

获取本机cpu内核数

public int availableProcessors()

除了上面的方法外，Runtime还提供了以下四种重要的操作方法：

	定义	代码	描述
获取最大可用内存空间	public long maxMemory()	package cn.demos; public class JavaAPIDemo { public static void main(String[] args) throws Exception { Runtime run = Runtime.getRuntime(); System.out.println("1MAX_MEMORY：" + run.maxMemory()); System.out.println("1TOTAL_MEMORY：" + run.totalMemory()); System.out.println("1FREE_MEMORY：" + run.freeMemory()); } }	默认情况为本机系统内存的四分之一
获取可用内存空间	public long totalMemory()		默认的配置为本机系统内存的六十四分之一
获取空闲内存空间	public long freeMemory()
手工进行GC处理	public void gc()	package cn.demos; public class JavaAPIDemo { public static void main(String[] args) throws Exception { // 获取实例化对象 Runtime run = Runtime.getRuntime(); // 获取最大可用内存空间 System.out.println("1MAX_MEMORY：" + run.maxMemory()); // 获取可用内存空间 System.out.println("1TOTAL_MEMORY：" + run.totalMemory()); // 获取空闲可用内存空间 System.out.println("1FREE_MEMORY：" + run.freeMemory()); // 产生垃圾空间 String str = ""; for (int x = 0; x < 1000; x++) { str += x; } // 观察内存变化 System.out.println("2MAX_MEMORY：" + run.maxMemory()); System.out.println("2TOTAL_MEMORY：" + run.totalMemory()); System.out.println("2FREE_MEMORY：" + run.freeMemory()); // 休眠0.2s Thread.sleep(200); // 垃圾回收 run.gc(); // 观察内存变化 System.out.println("3MAX_MEMORY：" + run.maxMemory()); System.out.println("3TOTAL_MEMORY：" + run.totalMemory()); System.out.println("3FREE_MEMORY：" + run.freeMemory()); } }	1MAX_MEMORY：3779067904 1TOTAL_MEMORY：255328256 1FREE_MEMORY：252664840 2MAX_MEMORY：3779067904 2TOTAL_MEMORY：255328256 2FREE_MEMORY：247338088 3MAX_MEMORY：3779067904 3TOTAL_MEMORY：255328256 3FREE_MEMORY：253447360

注意：totalMemory的值在垃圾回收后，版本1.9之后会发生改变，由于我使用的是1.8版本，所以值在垃圾回收后没有发生变化。

面试题：请问什么是GC？如何处理？

GC（Garbafe Collector）垃圾收集器，是可以由系统自动调用的垃圾释放功能，或者使用Runtime类中的gc（）方法手工调用。

5、System类

在程序中的系统输出采用的就是System类中的方法，它的一些其他处理方法如下：

方法	定义	代码	描述
数组拷贝	public static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length)		参数使用Object类型表示可以接收各种类型的数据
获取当前的日期时间数值	public static long currentTimeMillis()	观察耗时时间	可以获得程序代码执行的耗时时长
获取当前的日期时间数值	public static long currentTimeMillis()	package cn.demos; public class JavaAPIDemo { public static void main(String[] args) throws Exception { // 获取开始时间 long start = System.currentTimeMillis(); // 获取实例化对象 Runtime run = Runtime.getRuntime(); // 产生垃圾空间 String str = ""; for (int x = 0; x < 1000; x++) { str += x; } // 获取结束时间 long end = System.currentTimeMillis(); // 输出总耗时 System.out.println("操作耗时：" + (end - start)); } }	可以获得程序代码执行的耗时时长
进行垃圾回收	public static void gc()		可以进行垃圾回收

注意：虽然System类中也有一个gc（）方法，但是调用这个gc（）等价于：Runtime.getRuntime().gc()。即，System类中的gc方法并不是重新定义的，而是实现了Runtime里的gc操作。

6、Cleaner类

Cleaner类是一个对象清理操作，其主要的功能是进行finialize（）方法的替代，而这个方法的主要作用是在对象进行回收前的一些操作。

范例：观察传统回收

代码

结果

package cn.demos;

class Member {
   public Member() {
       System.out.println("【构造】小老鼠TT诞生");
   }

   @Override
   protected void finalize() throws Throwable {
       System.out.println("【回收】TT会死的");
       throw new Exception("我还想活500年。。");
   }
}

public class JavaAPIDemo {

public static void main(String[] args) throws Exception {

       // 诞生对象
       Member meb = new Member();
       // 成为垃圾
       meb = null;
       System.out.println("生活继续");
       // 调用gc查看回收内容
       System.gc();

}

【构造】小老鼠TT诞生
生活继续
【回收】TT会死的

但在JDK1.9之后，这个方法已经不在使用，对于对象的回收释放。从JDK1.9之后一般使用Cleaner类或者AutoCloseable接口进行回收处理。

范例：Cleaner类回收处理对象（注意，JDK版本必须在1.9及之后）

package cn.demos;class Member implements Runnable {public Member() {System.out.println("【构造】小老鼠TT诞生");}@Overridepublic void run() {// 执行清除的是此操作System.out.println("TT总是会是**的");}}class MemberCleaning implements AutoCloseable {// 实现清除处理// 创建一个清除处理private static final Cleaner cleaner = Cleaner.create();private final Member member;private final Cleaner.Cleanable cleanable;public MemberCleaning() {this.member = new Member();// 创建新对象// 这个对象若想被清除需要使用一个注册方法this.cleanable = this.cleaner.register(this, this.member);// 注册使用对象}@Overridepublic void close() throws Exception {this.cleanable.clean();// 使用清除处理相当于启动多线程。}}public class JavaAPIDemo {public static void main(String[] args) throws Exception {try (MemberCleaning mc = new MemberCleaning()) {// 中间可以写一些相关代码} catch (Exception e) {}}}

在最新的清理过程中，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，所以很多对象回收前的处理都是单独通过一个线程完成的。

7、对象克隆

对象克隆指的就是对象的复制，而且属于全新的复制。即：使用已有对象的内容，创建一个新的对象。对象的克隆需要使用到Object类中提供的clone（）方法。

方法	定义
克隆	protected Object clone() throws CloneNotSupportedException

因为所有的类都会继承Object父类，所以所有的类都有clone（）方法，但是并不是所有的类都希望被克隆。所以，若要实现对象克隆，那么对象所在的类需要实现一个接口——Cloneable，但是该接口中没有一个方法，是由于它描述的是一种能力。

范例：实现对象克隆

代码

结果

package cn.demos;

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 {
       // TODO Auto-generated method stub
       return super.clone();
   }
}

public class JavaAPIDemo {

public static void main(String[] args) throws Exception {

       Member memberA = new Member("张三", 24);
       Member memberB = (Member) memberA.clone();
       System.out.println(memberA);
       System.out.println(memberB);

}

【cn.demos.Member@15db9742】name = 张三、age = 24
【cn.demos.Member@6d06d69c】name = 张三、age = 24

若想在外面实现对象克隆，那么所在的类需要重写clone（）方法，这样对象才可以克隆。一般会很少使用对象克隆。