Java 核心工具类实战：String 与日期时间 API

1.2 底层存储与常量池

理解字符串的存储机制对于避免内存泄漏和性能问题至关重要。

public static void main(String[] args) {
    String string1 = "Hello World";
    String string2 = "Hello World";
    String string3 = new String("Hello World");
    
    System.out.println(string1 == string2); // true
    System.out.println(string1 == string3); // false
}

字符串常量池：这是 JVM 用于优化字符串存储的机制。本质上是一个固定大小的 HashTable。当使用字面量（如 "Hello World"）时，JVM 会先检查池中是否存在该对象。若存在则直接返回引用；若不存在则新建。注意：使用 new 关键字创建的对象通常会在堆内存中生成新实例，即使内容相同，也不会自动放入常量池，除非显式调用 intern()。

1.3 核心方法实战

1.3.1 字符串比较

• == 运算符：对于基本类型比较值，对于引用类型比较的是内存地址。
• equals() 方法：Object 类默认实现等同于 ==，但 String 类重写了该方法，按字典序比较内容。
• compareTo() 方法：逐字符比较 Unicode 值。若不同则返回差值；若长度不同则返回长度差。

public static void main(String[] args) {
    int a = 1, b = 1;
    System.out.println(a == b); // true

    String s1 = new String("Hello World");
    String s2 = new String("Hello World");
    System.out.println(s1 == s2); // false，地址不同
    System.out.println(s1.equals(s2)); // true，内容相同

    String s3 = "hello world";
    System.out.println(s1.compareTo(s3)); // 返回 -32 ('H' - 'h')
}

1.3.2 查找与定位

• charAt(int index)：获取指定索引的字符，越界抛出异常。
• indexOf(int ch) / indexOf(String str)：返回首次出现的索引，未找到返回 -1。
• indexOf(int ch, int fromIndex)：从指定位置开始查找。

public static void main(String[] args) {
    String string = "HelloWorld";
    // H 的 Unicode 值为 72
    System.out.println(string.indexOf(72)); // 0
    System.out.println(string.indexOf('H', 3)); // 5，第二个 H 的位置
}

1.3.3 转换与格式化

• valueOf(...)：将其他类型转为 String。
• Integer.parseInt()：将 String 转为数字。
• toUpperCase() / toLowerCase()：大小写转换。
• toCharArray()：转为字符数组。
• format()：支持占位符的格式化输出。

public static void main(String[] args) {
    String name = "Alice", age = "30";
    String result = String.format("Name: %s, Age: %d", name, Integer.parseInt(age));
    System.out.println(result);
}

1.3.4 替换与拆分

public static void main(String[] args) {
    String s = "Hello World";
    System.out.println(s.replaceAll("l", "_")); // He__o Wor_d
    System.out.println(s.replaceFirst("l", "_")); // He_lo World
}

正则表达式提示：split 方法基于正则。常用元字符包括 . (任意字符), * (零次或多次), + (一次或多次), ? (零次或一次), ^ (开头), $ (结尾)。

1.3.5 截取与修剪

• substring(beginIndex)：从 beginIndex 到末尾。
• substring(beginIndex, endIndex)：包含 beginIndex，不包含 endIndex。
• trim()：去除首尾空白字符。

public static void main(String[] args) {
    String s = " Hello World ";
    System.out.println("[" + s.trim() + "]"); // [Hello World]
    System.out.println(s.substring(1, 2)); // e
}

1.3.6 intern 方法

intern() 方法可以将当前字符串对象强制加入常量池并返回其引用。如果池中已有相同内容的字符串，则直接返回池中的引用。这对于减少重复字符串对象的内存占用非常有用。

1.4 不可变性与可变序列

String 是不可变的（Immutable），任何修改操作都会生成新对象。这在循环拼接时会带来性能开销。

public static void main(String[] args) {
    String s = "Hello";
    s = s + " World"; // 实际创建了新的 String 对象
}

针对频繁修改的场景，推荐使用 StringBuilder（单线程高效）或 StringBuffer（多线程安全）。

public static void main(String[] args) {
    long start = System.currentTimeMillis();
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        sb.append(i);
    }
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println(end - start); // 耗时极短
}

对比总结：

• String：不可变，线程安全，适合不常变动的场景。
• StringBuilder：可变，非线程安全，单线程下性能最优。
• StringBuffer：可变，线程安全（synchronized），多线程下可用但性能略低。

二、日期时间处理

2.1 Date 类（遗留）

java.util.Date 是早期 API，精确到毫秒，但设计存在缺陷且线程不安全。Java 8 之后推荐使用 java.time 包。

public class Date_Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Date date1 = new Date(); // 当前时间
        System.out.println(date1);
        // 参数说明：年份从 1900 起算，月份从 0 起算
        Date date2 = new Date(125, 5, 13); 
        System.out.println(date2);
    }
}

2.2 LocalDateTime 类（推荐）

LocalDateTime 表示不带时区的本地日期和时间，结合了 LocalDate 和 LocalTime 的功能。

2.2.1 对象创建

构造方法私有化，需通过静态工厂方法创建。

public static void main(String[] args) {
    // 1. 获取当前时间
    LocalDateTime time1 = LocalDateTime.now();
    
    // 2. 指定时间
    LocalDateTime time2 = LocalDateTime.of(2025, 6, 13, 22, 57);
    
    // 3. 组合 LocalDate 和 LocalTime
    LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.of(LocalDate.now(), LocalTime.now());
    
    // 4. 解析字符串
    LocalDateTime parsed = LocalDateTime.parse("2026-06-13T23:03:00");
}

2.2.2 格式化与解析

使用 DateTimeFormatter 定义自定义格式。

public static void main(String[] args) {
    DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    String dateStr = "2026-06-13 23:03:10";
    
    // 解析
    LocalDateTime dt = LocalDateTime.parse(dateStr, formatter);
    // 格式化
    String formatted = dt.format(formatter);
}

2.2.3 信息获取与运算

可以获取年、月、日、周几等信息，并进行加减运算。

public static void main(String[] args) {
    LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
    
    // 获取信息
    int year = now.getYear();
    int dayOfWeek = now.getDayOfWeek().getValue(); // 1=Mon, 7=Sun
    
    // 加减运算
    LocalDateTime nextWeek = now.plusWeeks(1);
    LocalDateTime lastMonth = now.minusMonths(1);
}

2.2.4 高级调整器

利用 TemporalAdjusters 可以轻松获取特定周期的边界时间。

public static void main(String[] args) {
    LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
    
    // 本周周一
    LocalDateTime firstDayOfWeek = now.with(TemporalAdjusters.previousOrSame(DayOfWeek.MONDAY));
    // 本月第一天
    LocalDateTime firstDayOfMonth = now.with(TemporalAdjusters.firstDayOfMonth());
}