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: 2
        System.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");

总结

本文详细介绍了Java编程中的常用类与对象操作，包括字符串操作、集合框架以及日期与时间处理。通过示例代码和表格总结，帮助您更好地理解和应用这些基础知识，提高编程效率和代码质量。