Java基础学习——Java面向对象（十二）Math类、Random类、String类、StringBuilder类、StringBuffer类_randomstringbuilder

一、Math类

1.源码分析

1）java.lang下的包可以直接使用，无需导包

 2）final修饰，不能被继承

3）构造器是私有的，说明不能创建Math类的对象（不能这么使用：Math math = new Math();）

 4）Math类里面的属性、方法都由static修饰，说明可以通过Math.属性/方法 调用，不需要创建对象

2.常用属性和方法

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //常量
        System.out.println(Math.PI);
        //常用方法
        System.out.println("随机数："+Math.random());   //  取值范围是【0.0，1.0)
        System.out.println("绝对值："+Math.abs(-6));
        System.out.println("向上取值（往大取）"+Math.ceil(9.1));
        System.out.println("向下取值（往小取）"+Math.floor(9.9));
        System.out.println("四舍五入"+Math.round(3.5));
        System.out.println("最大值"+Math.max(3,6));
        System.out.println("最小值"+Math.min(3,6));
    }
}

6）分析源码可以发现，Math.random其实就是在调用Random下的nextDouble方法

 二、Random类

1.源码分析

1）无final修饰，说明是可以创建对象的

无final修饰，说明是可以创建对象的

 2）由无参构造器和有参构造器

 3.调用构造器

import java.util.Random;
 
//Random类
public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //Math类产生随机数
        System.out.println(Math.random());
 
        //Random类
        //使用带参数的构造器创建对象，参数是long类型
        Random r1 = new Random(100000L);
        int i= r1.nextInt();//生成一个随机数
        System.out.println(i);
        //多次运行发现输出的i都是同一个数，这是因为seed，也就是种子的意思，seed不变，那么产生的随机数也不会变
        //所以我们用System.currentTimeMillis（当前时间距1970-1-1 00：00：00的时间差，long类型）来作为seed
        Random r2 = new Random(System.currentTimeMillis());
        System.out.println(r2.nextInt());
 
        //使用空参构造器创建对象：表面是在调用无参构造器，其实底层还是调用了有参构造
        //无参构造源码里面  this(seedUniquifier() ^ System.nanoTime());
        //这两者进行异或，由于nanoTime是可变的，所以每次异或出来的值是不同的，所以可以生成不同的随机数
        Random r3 = new Random();
        System.out.println(r3.nextInt());
        //上面是无参的nextInt(),还有一个人带参数的nextInt(int bound),bound为范围
        //这里是10，也就是会生成[0,10)之间的随机数
        System.out.println(r3.nextInt(10));
        //返回[0.0,1.0)之间的double值
        System.out.println(r3.nextDouble());
    }
}

 三、String类

1.源码分析

 1）String str="abc";  "abc"是String类的一个实例，也就是类的一个具体的对象

 2）字符串是不可变的（可变字符串后面再学）

3）final修饰，不能被继承

 4）字符串表面看起来是一个字符串，实际上是存放在一个value[]数组里面（JDK1.8之前是char类型数组，1.8之后源码中是byte类型数组）

debug验证：

5）String str="abc";是类似于自动装箱方式创建对象，还可以通过构造器创建对象

构造器的底层源码功能就是给对象底层的value数组进行赋值

public static void main(String[] args) {
        String str="abc";
        System.out.println(str);
        //空构造器创建对象
        String s1 = new String();
        String k="";
        /*public String() {
              this.value = "".value;
          }
          源码中可以看到this.value就是s1.value，而空.value，可以通过debug上面的k看到，空.value里面没有内容，也就是说
          只是构建了s1这个对象，但是指向的堆是s1:null
         */
 
        //有参构造
        String s2 = new String("abc");
        /*
        public String(String original) {
            this.value = original.value;
        }
        可以看到，源码中是将传入的original的value作为this.value也就是s2.value
         */
 
        //有参构造,参数为数组
        String s3 = new String(new char[]{'a','b','c'});
        System.out.println(s3);
        /*
        public String(char value[]) {
            this(value, 0, value.length, null);
        }
         */
}

2.String类常用方法

//常用方法
        //equals():比较两个字符串的值
        String abc1 = new String("abc");
        String abc2 = new String("abc");
        System.out.println(abc1.equals(abc2));  //返回的是true，这里是比较两个字符串的值
 
        /*
        compareTo()
        会对字符串的每一个字符遍历进行比较。比较的次数是两个字符串里面长度较短的次数。
        例如"abc"，"abcdef"进行比较，a=a，b=b，c=c，那么比较输出的结果就是"abc".length减去"abcdef".length，也就是输出3-6=-3
        例如"abc"，"abc"进行比较，都相等，那就是"abc".length减去"abc".length，也就是输出3-3=0
        例如"abc"，"acc"进行比较，a=a，b≠c，那么就会输出b和c的ASCII的差值，也就是-1。
         */
        System.out.println(abc1.compareTo(abc2));
 
        //substring():字符串的截取，substring(3)：从下标为3（下标从0开始）的开始截取，substring(3,6)截取下标3-5位
        String s6 = new String("abcdefghijk");
        System.out.println(s6.substring(3)); //defghijk
        System.out.println(s6.substring(3,6));  //def
 
        //concat():字符串拼接
        String s7 = new String("aaaaaaa");
        System.out.println(s6.concat(s7));
 
        //replace(a,b):将字符串中的a全部替换为b
        String s8 = new String("abcccba");
        System.out.println(s8.replace("a","k"));
 
        //split("-"):以()内传入的指定的字符串为分隔符，进行分割后组成一个数组
        String s9 = new String("a-b-c-d-f");
        String[] strs = s9.split("-");//Alt+回车，Introduce local variable自动加载，可以看到这里生成的是一个数组
        //对数组进行输出
        System.out.println(Arrays.toString(strs));
 
        //大小写转换toUpperCase()：转大写，toLowerCase转小写
        String abc = new String("ABC");
        System.out.println(abc.toLowerCase());
        System.out.println(abc.toLowerCase().toUpperCase());
 
        //去除字符串首尾的空格
        String s10 = new String("   a  b   c    ");
        System.out.println(s10.trim());
 
        //将boolean类型转换为String类型
        System.out.println(String.valueOf(false));
        /*
        public static String valueOf(boolean b) {
        return b ? "true" : "false";
         }
         查看源码可以看到，将传入的参数b和true比较，如果和true相等，则返回true，如果不等于true，则返回false。
         因为boolean值只有true和false。
         */

3.String类内存分析

 编写一段代码如下

public static void main(String[] args) {
        String s1="a"+"b"+"c";
        String s2="ab"+"c";
        String s3="a"+"bc";
        String s4="abc";
        String s5="abc"+"";
    }

重新编译这段代码，点击IDEA菜单Build-->Recompile 'xxx.java'

反编译这个class文件，这里我使用了一个在线的反编译网站http://www.javadecompilers.com/，结果如下，可以看到，字符串进行了编译器优化，能直接合并成为完整的字符串。

这段代码内存分析如下

 如果用new String来创建一个新的对象

String s6 = new String("abc");

内存分析如下

 如果在创建对象时加入变量

 　　　　 String s7 = "abc";
         String s8= s7+"def";
         System.out.println(s8);

由于在编译String s8= s7+"def";  的时候，编译器不会知道s7是“abc”，所以不会像上面的代码一样直接优化成“abcdef”。

四、StringBuilder和StringBuffer类

字符串可以分为两类：不可变字符串（String）、可变字符串（StringBuilder、StringBuffer）

1.StringBuilder

1）属性

StringBuilder继承了它的父类的两个属性（JDK1.8之前是char类型数组，1.8之后源码中是byte类型数组）

value[]：StringBuilder底层的存储

 count：value数组中被使用的长度

 2.调用构造器

StringBuilder中有三个构造器

1）空构造器

 可以看到空构造器中是调用了父类的有参构造器，并且传了一个值16

于是跳转到父类构造器

 可以看到源码中的COMPACT_STRINGS初始定义为true，于是走if为真代码，value数组的长度为16。

所以空构造器就是给当前对象的value[]数组的长度赋初始值16。

2）int有参构造器

 可以看到有参构造器也是调用父类的构造器，也就是将我们调用有参构造时传入的数值赋值给value[]数组的长度。

3）string有参构造器

分析后，可以得到：str参数类型的构造器的功能是将value[]数组的长度赋值为str.length+16，

并且将str字符串从下标为0开始放到数组中，将count赋值为数组使用了的长度也就是str的长度

例如，传了一个字符串abc，那么数组为 ：

调用构造器代码

package com.rzd.commonusedclass;
 
public class Demo05 {
    public static void main(String[] args) {
        //调用StringBuilder空构造器创建StringBuilder对象
        StringBuilder sb1 = new StringBuilder();
        //调用StringBuilder有参构造器创建StringBuilder对象
        StringBuilder sb2 = new StringBuilder(10);
        //这时value[]的长度为16+str.length=19,count=3
        StringBuilder sb3 = new StringBuilder("abc");
        /*如果此时向数组中继续添加字符串，可以使用append方法来添加。
        可以进行多次添加，这里添加了10个a，又添加了10个b
        添加10个a后count为13，数组长度为19，可以放得下，
        再添加10个b后，count数组放不下了，这时底层源码会对数组的长度进行扩容，
        扩容后数组长度为大于19的数（具体查看源码逻辑），扩容后10个b可以添加到数组中，
        count为13+10=23。
         */
        StringBuilder sb=sb3.append("aaaaaaaaaa").append("bbbbbbbbbb");
        //输出sb时底层完成了将StringBuilder类型转换为String类型后输出
        System.out.println(sb);
    }
}

3.可变与不可变

1）String是不可变的，如果给str赋值为“abc”，它在内存中会有固定的地址0x99，当把str修改为“abcdef”时，在内存中会重新开辟新的空间，那么str指向的地址也会改变

2）StringBuilder是可变的，利用append方法追加字符串，地址不会改变，可以利用代码测试

        StringBuilder sb4 = new StringBuilder();
        System.out.println(sb4.append("abc")==sb4.append("def"));

运行结果为true。

4.StringBuilder和StringBuffer的常用方法（它们的常用方法是一样的）

public class Demo06 {
    public static void main(String[] args) {
        //StringBuilder和StringBuffe用法
        //增
        StringBuilder sb = new StringBuilder("abcdef");
        sb.append("你好世界");
        System.out.println(sb);    //abcdef你好世界
 
        //删
        sb.delete(6,8);//删除数组下标为[6-8)位置上的字符，一个汉字占1个字符
        System.out.println(sb); //abcdef世界
        sb.deleteCharAt(5);    //删除位置3的字符
        System.out.println(sb);  //abcde世界
 
        //改-->插入
        sb.insert(2,"梦想。。");
        System.out.println(sb);     //ab梦想。。cde世界
        //改-->替换
        sb.replace(2,3,"理想"); //[2,3) 将“梦”替换为“理想”
        System.out.println(sb); //ab理想想。。cde世界
 
        //查-->查询单个字符
        System.out.println(sb.charAt(3));
        //查-->查询多个字符
        for (int i = 0; i < sb.length(); i++) {
            System.out.print(sb.charAt(i)+"\t");
        }
        System.out.println();
        //查-->截取
        String str=sb.substring(2,4);
        System.out.println(str);//返回的是一个新的字符串，对StringBuilder没有影响
    }
}

5.StringBuilder和StringBuffer的区别

String和它们的区别是不可变与可变的。

StringBuilder：JDK1.5开始使用，效率高，线程不安全

StringBuffer：JDK1.0开始使用，效率低，线程安全