Java常用类（一）

    • ⭐ 基本数据类型的包装类
      • ⭐ 包装类基本知识
      • ⭐ 包装类的用途
      • ⭐ 自动装箱和拆箱
      • ⭐ 自定义一个简单的包装类
    • ⭐ 字符串相关类

⭐ 基本数据类型的包装类

我们之前写过八种基本数据类型并不是对象，为了将基本类型数据和对象之间实现互相转化，Java 为每一个基本数据类型提供了相应的包装类。
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⭐ 包装类基本知识

Java 是面向对象的语言，但并不是“纯面向对象”的，因为我们经常用到的基本数据类型就不是对象。但是我们在实际应用中经常需要将基本数据转化成对象，以便于操作。比如：将基本数据类型存储到 Object[ ]数组或集合中的操作等等。

为了解决这个不足，Java 在设计类时为每个基本数据类型设计了一个对应的类进行代表，这样八个和基本数据类型对应的类统称为包装类(Wrapper Class)。

包装类位于 java.lang 包，八种包装类和基本数据类型的对应关系：
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在这八个类名中，除了 Integer 和 Character 类以外，其它六个类的类名和基本数据类型一致，只是类名的第一个字母大写而已。
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Number 类是抽象类，因此它的抽象方法，所有子类都需要提供实现。Number 类提供了抽象方法：intValue()、longValue()、floatValue()、doubleValue()，意味着所有的“数字型”包装类都可以互相转型。

下面我们通过一个简单的示例认识一下包装类。

【示例】初识包装类

public class WrapperClassTest {public static void main(String[ ] args) {Integer i = new Integer(10); //从 java9 开始被废弃Integer j = Integer.valueOf(50); //官方推荐}
}

示例内存分析如图所示：
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⭐ 包装类的用途

对于包装类来说，这些类的用途主要包含两种：

  1. 作为和基本数据类型对应的类型存在，方便涉及到对象的操作，如 Object[ ]、集合等的操作。
  2. 包含每种基本数据类型的相关属性如最大值、最小值等，以及相关的操作方法（这些操作方法的作用是在基本数据类型、包装类对象、字符串之间提供相互之间的转化！）。

【示例】包装类的使用

public class Test {
/** 测试 Integer 的用法，其他包装类与 Integer 类似 */
void testInteger() {
// 基本类型转化成 Integer 对象
Integer int1 = new Integer(10); //已经被废弃，不推荐使用
Integer int2 = Integer.valueOf(20); // 官方推荐这种写法
// Integer 对象转化成 int
int a = int1.intValue();
// 字符串转化成 Integer 对象
Integer int3 = Integer.parseInt("334");
Integer int4 = new Integer("999");
// Integer 对象转化成字符串
String str1 = int3.toString();// 一些常见 int 类型相关的常量
System.out.println("int 能表示的最大整数：" + Integer.MAX_VALUE); 
}
public static void main(String[ ] args) {Test test = new Test();test.testInteger();}
}

执行结果如图所示：

⭐ 自动装箱和拆箱

自动装箱(autoboxing)和拆箱(unboxing):将基本数据类型和包装类自动转换。
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自动装箱：

基本类型的数据处于需要对象的环境中时，会自动转为“对象”。

我们以 Integer 为例：

Integer i = 5

编译器会自动转成：

Integer i = Integer.valueOf(5)

这就是 Java 的自动装箱。

自动拆箱：

每当需要一个值时，对象会自动转成基本数据类型，没必要再去显式调用intValue()、doubleValue()等转型方法。

Integer i = Integer.valueOf(5);
int j = i;

编译器会自动转成：

int j = i.intValue();

这样的过程就是自动拆箱。

自动装箱/拆箱的本质是：

自动装箱与拆箱的功能是编译器来帮忙，编译器在编译时依据您所编写的语法，决定是否进行装箱或拆箱动作。

【示例】自动装箱

Integer i = 100;//自动装箱
//相当于编译器自动为您作以下的语法编译：
Integer i = Integer.valueOf(100);//调用的是 valueOf(100)，而不是 new Integer(100)

【示例】自动拆箱

Integer i = 100;
int j = i;//自动拆箱
//相当于编译器自动为您作以下的语法编译：
int j = i.intValue();

自动装箱与拆箱的功能是所谓的“编译器蜜糖(Compiler Sugar)”，虽然使用这个功能很方便，但在程序运行阶段得了解 Java 的语义。

如下所示的程序是可以通过编译的：
【示例】包装类空指针异常问题

	public class Test1 {public static void main(String[ ] args) {Integer i = null;int j = i;}
}

执行结果如图所示：
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运行结果之所以会出现空指针异常，是因为如上代码相当于：

	public class Test1 {public static void main(String[ ] args) {Integer i = null; int j = i.intValue();}
}

包装类的缓存问题

整型、char类型所对应的包装类，在自动装箱时，对于-128~127之间的值会进行缓存处理，其目的是提高效率。

缓存原理为：如果数据在-128~127这个区间，那么在类加载时就已经为该区间的每
个数值创建了对象，并将这256个对象存放到一个名为cache的数组中。每当自动装箱过程发生时（或者手动调用valueOf()时），就会先判断数据是否在该区间，如果在则直接获取数组中对应的包装类对象的引用，如果不在该区间，则会通过new调用包装类的构造方法来创建对象。

下面我们以Integer类为例，看一看Java为我们提供的源码，加深对缓存技术的理解，如下所示。

【示例】Integer 类相关源码

	public static Integer valueOf(int i) {if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];return new Integer(i);
}

这段代码中我们需要解释下面几个问题：

  1. IntegerCache类为Integer类的一个静态内部类，仅供Integer类使用。
  2. 一般情况下 IntegerCache.low为-128，

IntegerCache.high为127，IntegerCache.cache为内部类的一个静态属性，如示例所示。

【示例】IntegerCache 类相关源码

private static class IntegerCache {static final int low = -128;static final int high;static final Integer cache[ ];static {// high value may be configured by propertyint h = 127;String integerCacheHighPropValue =sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");if (integerCacheHighPropValue != null) {try {int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);i = Math.max(i, 127);// Maximum array size is Integer.MAX_VALUEh = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);} catch( NumberFormatException nfe) {// If the property cannot be parsed into an int, ignore it.}}high = h;cache = new Integer[(high - low) + 1];int j = low;for(int k = 0; k < cache.length; k++)cache[k] = new Integer(j++);// range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)assert IntegerCache.high >= 127;}private IntegerCache() {}
}

由上面的源码我们可以看到，静态代码块的目的就是初始化数组cache的，这个过程
会在类加载时完成。

下面我们做一下代码测试，如示例所示。

【示例 8-9】包装类的缓存测试

	public class Test3 {public static void main(String[ ] args) {Integer in1 = -128;Integer in2 = -128;System.out.println(in1 == in2);//true 因为 123 在缓存范围内System.out.println(in1.equals(in2));//trueInteger in3 = 1234;Integer in4 = 1234;System.out.println(in3 == in4);//false 因为 1234 不在缓存范围内System.out.println(in3.equals(in4));//true}
}

注意：

🐟	自动装箱调用的是 valueOf()方法，而不是 new Integer()方法。
🐟	自动拆箱调用的 xxxValue()方法。
🐟	包装类在自动装箱时为了提高效率，对于-128~127 之间的值会进行缓存处理。超过范围后，对象之间不能再使用==进行数值的比较，而是使用 equals 方法。

⭐ 自定义一个简单的包装类

public class MyInteger {private int value;private static MyInteger[] cache = new MyInteger[256];public static final int LOW = -128;public static final int HIGH = 127;static {//[-128,127]for(int i=MyInteger.LOW;i<=HIGH;i++){//-128,0;-127,1;-126,2;cache[i+128] = new MyInteger(i);}}public static MyInteger valueOf(int i) {if(i>=LOW&&i<=HIGH) {return cache[i+128];}return new MyInteger(i);}@Overridepublic String toString() {return this.value+"";}public int intValue(){return value;}private MyInteger(int i) {this.value = i;}public static void main(String[] args) {MyInteger m = MyInteger.valueOf(30);System.out.println(m);}
}

⭐ 字符串相关类

String 类代表不可变的字符序列
StringBuilder 类和 StringBuffer 类代表可变字符序列。
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这三个类的用法，在实际开发中经常用到，必须掌握好。

String 类源码分析

String 类对象代表不可变的 Unicode 字符序列，因此我们可以将 String 对象称为“不
可变对象”。 那什么叫做“不可变对象”呢？指的是对象内部的成员变量的值无法再改变。

我们打开 String 类的源码，如图所示：
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我们发现字符串内容全部存储到 value[ ]数组中，而变量 value 是 final 类型的，也就是常量(即只能被赋值一次)。 这就是“不可变对象”的典型定义方式。

我们发现 String 的某些方法，比如：substring()是对字符串的截取操作，但本质是读取原字符串内容生成了新的字符串。测试代码如下：

【示例】String 类的简单使用

	public class TestString1 {public static void main(String[ ] args) {String s1 = new String("abcdef");String s2 = s1.substring(2, 4);// 打印：ab199863System.out.println(Integer.toHexString(s1.hashCode()));// 打印：c61, 显然 s1 和 s2 不是同一个对象System.out.println(Integer.toHexString(s2.hashCode()));}
}

在遇到字符串常量之间的拼接时，编译器会做出优化，即在编译期间就会完成字符串的拼接。因此，在使用（==）进行 String 对象之间的比较时，我们要特别注意，如示例所示。

【示例】字符串常量拼接时的优化

	public class TestString2 {public static void main(String[ ] args) {//编译器做了优化,直接在编译的时候将字符串进行拼接String str1 = "hello" + " java";//相当于 str1 = "hello java";String str2 = "hellojava";System.out.println(str1 == str2);//trueString str3 = "hello";String str4 = " java";//编译的时候不知道变量中存储的是什么,所以没办法在编译的时候优化String str5 = str3 + str4;System.out.println(str2 == str5);//false}
}

StringBuffer 和 StringBuilder 可变字符序列
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StringBuffer 和 StringBuilder 都是可变的字符序列。

🐟	StringBuffer 线程安全，做线程同步检查， 效率较低。
🐟	StringBuilder 线程不安全，不做线程同步检查，因此效率较高。建议采用该类。

常用方法列表：

🐟	重载的 public StringBuilder append(…)方法
🐟	可以为该 StringBuilder 对象添加字符序列，仍然返回自身对象。
🐟	方法 public StringBuilder delete(int start,int end)
🐟	可以删除从 start 开始到 end-1 为止的一段字符序列，仍然返回自身对象。
🐟	方法 public StringBuilder deleteCharAt(int index)
🐟	移除此序列指定位置上的 char，仍然返回自身对象。
🐟	重载的 public StringBuilder insert(…)方法可以为该 StringBuilder 对象在指定位置插入字符序列，仍然返回自身对象。
🐟	方法 public StringBuilder reverse()
🐟	用于将字符序列逆序，仍然返回自身对象。
🐟	方法 public String toString() 返回此序列中数据的字符串表示形式。
🐟	和 String 类含义类似的方法：⭐	public int indexOf(String str)⭐	public int indexOf(String str,int fromIndex)⭐	public String substring(int start)⭐	public String substring(int start,int end)⭐	public int length() ⭐	char charAt(int index)

【示例】StringBuffer/StringBuilder 基本用法

	public class TestStringBufferAndBuilder{public static void main(String[ ] args) {/**StringBuilder*/StringBuilder sb = new StringBuilder();for (int i = 0; i < 7; i++) {sb.append((char) ('a' + i));//追加单个字符}System.out.println(sb.toString());//转换成 String 输出sb.append(", I can sing my abc!");//追加字符串System.out.println(sb.toString());/**StringBuffer，下面的方法同样适用 StringBuilder*/StringBuffer sb2 = new StringBuffer("北京最美丽");sb2.insert(0, "爱").insert(0, "我");//插入字符串System.out.println(sb2);sb2.delete(0, 2);//删除子字符串System.out.println(sb2);sb2.deleteCharAt(0).deleteCharAt(0);//删除某个字符System.out.println(sb2.charAt(0));//获取某个字符System.out.println(sb2.reverse());//字符串逆序}
}

下节我们继续带大家了解Java常用类！

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