【关于Java的常用类】
👉 写代码时，总记不住 String 的 substring() 是左闭右开还是左闭右闭？
👉 想格式化日期，结果 SimpleDateFormat 一用多线程就出 bug？
👉 面试官问：“说说 Java 常用类？” 你脑子里闪过 String、Math，但说不完整，更别说原理了……
一、java.lang.String：字符串王者
🎯 核心特性
- 不可变性（Immutable）：一旦创建，内容不可变
- 字符序列：基于
char[]存储（Java 9+ 用byte[]优化） - 常量池：相同字符串只存一份，节省内存
String a = "hello";
String b = "hello";
System.out.println(a == b); // true（常量池）✅ 常用方法
| 方法 | 作用 | 注意 |
|---|---|---|
length() | 返回长度 | - |
charAt(int) | 获取指定位置字符 | 索引从 0 开始 |
substring(int, int) | 截取子串 | 左闭右开！substring(0,3) 取 0,1,2 |
indexOf(String) | 查找子串位置 | 找不到返回 -1 |
startsWith() / endsWith() | 判断前缀/后缀 | - |
trim() | 去除首尾空格 | - |
toUpperCase() / toLowerCase() | 大小写转换 | - |
split(String) | 分割字符串 | 返回 String[] |
replace(old, new) | 替换字符/串 | 返回新字符串 |
❌ 经典误区：字符串拼接性能
// 错误：频繁修改，创建大量中间对象
String s = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {s += i; // 每次都 new String()
}// 正确：用 StringBuilder
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {sb.append(i);
}
String result = sb.toString();✅ 结论：循环拼接用
StringBuilder，单次操作用+也可。
二、java.lang.StringBuilder & StringBuffer
🎯 核心作用：高效字符串拼接
| 类 | 线程安全 | 性能 | 使用场景 |
|---|---|---|---|
StringBuilder | ❌ 不安全 | ⚡️ 高 | 单线程（推荐） |
StringBuffer | ✅ 安全 | 🔼 稍低 | 多线程（极少用） |
StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
sb.append(" ").append("World"); // 链式调用
sb.insert(5, " Java"); // Hello Java World
sb.delete(0, 5); // 删除 [0,5)
System.out.println(sb); // 输出： Java World💡 建议：99% 场景用
StringBuilder。
三、java.util.List：有序可重复集合
🎯 核心实现类
1. ArrayList：动态数组
- 查询快（
O(1)），增删慢（O(n)，涉及移动） - 内部基于
Object[]，自动扩容（1.5倍） - 非线程安全
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add(1, "B"); // 插入
String first = list.get(0); // 查询
list.remove("A"); // 删除2. LinkedList：双向链表
- 增删快（
O(1)，已知节点），查询慢（O(n)） - 适合频繁插入/删除的场景
- 也实现了
Deque，可作队列/栈
List<String> list = new LinkedList<>();
((LinkedList<String>) list).addFirst("A"); // 头插
((LinkedList<String>) list).addLast("B"); // 尾插✅ 选型建议：
- 多查询、少增删 →
ArrayList- 频繁头尾增删 →
LinkedList
四、java.util.Map：键值对集合
🎯 核心实现类
1. HashMap：最常用
- 基于 数组 + 链表/红黑树（JDK 8+）
- 允许 null 键和 null 值
- 非线程安全
- 无序（插入顺序不保证）
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Alice", 25);
map.put("Bob", 30);Integer age = map.get("Alice"); // 获取
boolean hasKey = map.containsKey("Bob");
map.remove("Alice");2. LinkedHashMap：有序 HashMap
- 维护插入顺序或访问顺序
- 适合做 LRU 缓存
// 按访问顺序排序（最近访问的放最后）
Map<String, Integer> map = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true);3. TreeMap：有序 Map
- 基于红黑树，按键自然排序或自定义排序
- 适合需要排序的场景
Map<String, Integer> map = new TreeMap<>(); // 按 key 字典序排序4. ConcurrentHashMap：线程安全 Map
- 高并发场景首选
- 分段锁（JDK 7）或 CAS + synchronized（JDK 8+）
ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("count", 1);
map.get("count");✅ 选型建议：
- 普通场景 →
HashMap- 需要顺序 →
LinkedHashMap或TreeMap- 高并发 →
ConcurrentHashMap
五、java.util.Date & java.time：日期时间处理
🎯 老日期类（不推荐）
Date：可读性差，方法过时SimpleDateFormat：非线程安全！多线程共享会出错
// ❌ 危险！多线程下可能抛异常或解析错误
private static SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");// ✅ 正确：每次新建，或用 ThreadLocal，或用 DateTimeFormatter🎯 新日期 API（Java 8+，强烈推荐）
在 java.time 包中：
| 类 | 用途 |
|---|---|
LocalDateTime | 日期 + 时间（无时区） |
LocalDate | 仅日期 |
LocalTime | 仅时间 |
ZonedDateTime | 带时区的日期时间 |
Duration | 时间段（秒、纳秒） |
Period | 日期段（年、月、日） |
DateTimeFormatter | 格式化工具（线程安全） |
// 当前时间
LocalDateTime now = LocalDateTime.now();// 解析字符串
LocalDateTime dt = LocalDateTime.parse("2025-08-13T10:30:00");// 格式化
String str = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy年MM月dd日 HH:mm"));// 计算
LocalDateTime tomorrow = now.plusDays(1);
Duration duration = Duration.between(now, tomorrow);✅ 结论：新项目一律用
java.time，安全、清晰、功能强。
六、java.math：精确计算
1. BigInteger：大整数
BigInteger a = new BigInteger("12345678901234567890");
BigInteger b = new BigInteger("98765432109876543210");
BigInteger sum = a.add(b); // 加法2. BigDecimal：高精度浮点数（金融首选！）
BigDecimal price = new BigDecimal("19.9");
BigDecimal tax = new BigDecimal("0.05");
BigDecimal total = price.multiply(tax.add(BigDecimal.ONE));// 保留2位小数，四舍五入
total = total.setScale(2, RoundingMode.HALF_UP);⚠️ 绝对不要用
double做金钱计算！System.out.println(0.1 + 0.2); // 输出 0.30000000000000004！
七、java.util.Objects：空值工具类
String name = null;// 判空（比 == null 更优雅）
boolean isNull = Objects.isNull(name);
boolean nonNull = Objects.nonNull(name);// 防空指针（常用）
String displayName = Objects.requireNonNull(name, "名字不能为空");// 生成 hashCode（处理 null）
int hash = Objects.hash(name, age);// 比较（处理 null）
int cmp = Objects.compare("a", "b", String::compareTo);八、高频问题 & 高分回答
Q1: String 为什么设计成不可变的？
答：
- 安全性：防止被恶意修改（如作为 HashMap 的 key）；
- 线程安全：不可变对象天然线程安全；
- 缓存 hash 值：
hashCode()只计算一次，提升性能；- 字符串常量池：实现基础，相同字符串可共享。
Q2: ArrayList 扩容机制是怎样的？
答：
- 默认容量 10；
- 扩容时，新容量 = 原容量 × 1.5；
- 使用
Arrays.copyOf()复制数据；- 扩容是耗时操作，建议初始化时指定合理容量。
Q3: HashMap 的底层原理？
答：
JDK 8+：
- 基于 数组 + 链表/红黑树；
- 通过
hash(key)计算桶位置；- 链表长度 > 8 且数组长度 ≥ 64 时，转为红黑树；
- 扩容时 rehash，JDK 8 优化了迁移过程。
Q4: BigDecimal 为什么能精确计算？
答：
它把浮点数拆成 unscaledValue（BigInteger） 和 scale（小数位数）。
比如19.9存储为199和scale=1，所有计算基于整数，避免了二进制浮点数的精度丢失问题。
✅ 总结：一张表搞懂常用类选型
| 需求 | 推荐类 | 关键点 |
|---|---|---|
| 字符串操作 | String + StringBuilder | String 不可变，拼接用 StringBuilder |
| 有序集合 | ArrayList | 查询多用它，注意初始化容量 |
| 键值存储 | HashMap / ConcurrentHashMap | 普通用前者，并发用后者 |
| 日期时间 | java.time.LocalDateTime | 线程安全，API 清晰 |
| 金钱计算 | BigDecimal | 绝对不用 double！ |
| 判空工具 | Objects | requireNonNull 防空指针 |
🔚 最后一句话
Java 常用类不是“语法糖”，而是“生产力工具”。
从String的不可变性，到ConcurrentHashMap的高并发设计，
每一个类背后都是对性能、安全、易用性的深度权衡。
掌握它们，你才能写出高效、健壮、专业的 Java 代码！
希望这篇能帮你系统掌握 Java 常用类！