一、String、StringBuffer、StringBuild 类

鉴于 String 类的对象一旦声明，则不可修改，String 类对象使用“+”进行字符串连接。为了解决字符串堆内存中不可修改的问题，Java 提供了 StringBuffer 类，使用 append()进行字符串连接。

观察 String 类、StringBuffer 类和 StringBuilder 类的继承关系

String 类：

public final class Stringextends Objectimplements Serializable, Comparable<String>, CharSequence

StringBuffer 类：

public final class StringBufferextends Objectimplements Serializable, CharSequence

StringBuilder 类：

public final class StringBuilderextends Objectimplements Serializable, CharSequence

String、StringBuffer 和 StringBuilder 类是 CharSequence 接口的子类，这是共同点，因此，有着许多功能相同的方法。

观察以下 StringBuffer 中的方法，研究源码，是一个提高算法的好方式。

反转：public StringBuffer reverse()

插入：public StringBuilder insert​(int offset,数据类型 变量)

删除部分数据：public StringBuilder delete​(int start,int end)

StringBuilder 类

该类与 StringBuffer 类几乎一样。StringBuffer 源自 jdk1.0，方法几乎是同步操作，属于安全的线程操作。StringBuilder 源自 jdk1.5，方法是非同步操作，属于非安全的线程操作。

二、Runtime 类

每个 Java 应用程序都会有一个单例的 Runtime 对象，功能就是提供一些 Java 程序运行有关的信息和创建新的进程。其中包括堆内存初始化大小和最大堆内存大小。

类中常用方法：

垃圾回收（System 类中 gc()方法调用就是该类方法）：public void gc​()

执行进程指令：public Process exec​(String command)throws IOException

获取 jvm 可用进程数：public native int availableProcessors()

调用垃圾回收：public native void gc()

进程中止：public void halt(int status)

jvm 可用最大堆内存：public native long totalMemory()

jvm 最大堆内存空间：public native long maxMemory()

由此方法可以得知操作系统下所允许的最大堆内存空间，随着 jdk 的不断升级，最大内存空间也在不断变大。因此，这也是一个升级 jdk 版本很好的理由。

*对于 Runtime 类，在 GC 回收机制中使用广泛。

*Runtime 类也是单例设计模式的实际应用。

三、System 类

Java 提供的获取程序运行系统信息和处理 IO 流的类。

常用方法：

数组拷贝：public static void arraycopy​(Object src,int srcPos,Object dest,int destPos,int length)

获取系统当前时间（毫秒为单位）：public static long currentTimeMillis​()

垃圾回收（实际调用 Runtime 类的 gc()方法）：public static void gc​()

对象的产生，调用构造方法，进行初始化操作。但是为了能够在对象垃圾回收之前进行相关处理，则可以覆写 Object 类中的 finalize()方法。

四、对象克隆

对象克隆就是对已有对象进行复制操作。Object 类中提供了以下克隆方法进行克隆操作。但需要对象类实现 java.lang.Cloneable 克隆接口。否则，会抛出不支持克隆异常。

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException

五、Math 类

Java 中专门进行数学计算的类，提供了一系列中进行数学计算的方法。

这里需要注意四舍五入的方法，负数与正数的四舍五入方式不同，进行负数四舍五入的时候，操作的小数位大于 0.5 才进位，小于或等于 0.5 不进位：

public static long round​(double a)

以上方法不建议使用，精度不够。

六、Random 类

java.util.Random 是取得随机数的类，验证码功能便可以利用该类实现。

七、BigInteger 类

当进行计算的整数超过了基本数据类型的范围，为了能够实现计算，Java 提供了 BigInteger 类进行整数的保存和处理。

需要注意除法操作：

整除：public BigInteger divide​(BigInteger val)

除法计算，使用数组保留商和余数：public BigInteger[] divideAndRemainder​(BigInteger val)

八、BigDecimal 类

类似 BigInteger 类，提供 BigDecimal 类进行小数的保存和处理。同时，也可使用该类进行精确的四舍五入计算。

除法方法：

@Deprecated(since="9")

public BigDecimal divide​(BigDecimal divisor,int scale,int roundingMode)

divisor：被除数

scale：保留小数位数

roundingMode：进位模式（四舍五入：public static final int ROUND_HALF_UP）

九、Date

Java 中提供了 java.util.Date 类进行日期相关操作。

十、SimpleDateFormat

Java 中提供了一个针对日期进行格式转换的类。该类为 java.text.SimpleDateFormat。同时，提醒的是，java.text 是一个进行国际化的开发包。

十一、Calendar 类

Java 提供了日历类，类似于 Date 类，对日期进行操作。使用日历类可以相对容易的进行日期相加。

十二、比较器

1、Arrays 类

Java 提供的一个专门针对数组操作的类。

注意以下方法：

数组排序（参数的数据类型，必须是实现 Comparable 接口的子类，因排序需进行对象比较）：

public static void sort​(数据类型[] a)

二分查找（前提条件是数组已排序，返回结果是索引值）：

public static int binarySearch​(数据类型[] a,数据类型 key)

数组比较（与 Object 类中的 equals 方法不同）：

public static boolean equals​(boolean[] a,boolean[] a2)

填充（也即全部覆盖）：

public static void fill​(数据类型[] a,数据类型 val)

获取数据：

public static String toString​(数据类型[] a)

2、Comparable 接口

Comparable 接口定义对象比较的规则，对于业务需求开发，较少遇到，但是，深入底层，则会使用到。

代码定义：

public interface Comparable

抽象方法：

int compareTo​(T o)

由上可知，String 类实现了 Comparable 接口，可以进行对象比较。因此，实现对象比较，定义的类实现 Comparable 接口，覆写 compareTo()方法。

*在类集框架中的 Set 接口，其 TreeSet 子接口就是实现 comparable 接口，进行对象比较，避免重复数据的保存。

实际发现，Comparable 接口并不能够实现真正意义上的对象比较，HashSet 就无法实现对象比较，它只能够在有序排序的情况下，才会使用的对象比较。

3、二叉树（BinaryTree）（数据结构思想体现）

二叉树原理，选择一个数据作为根节点，然后比这个数据小的放置于根节点的左子树，比这个数据大的被放置于根节点的右子树，使用中序遍历的方式取出所有数据。

*Oracle 数据库中的索引也是使用二叉树原理。

图 二叉树原理

4、挽救的比较器（Comparator）

对于已经定义好的简单 Java 类，并未设计对象比较，未实现 Comparable 接口。而此时突然出现了需要增加对象比较的需求，也即排序，同时又不能修改简单 Java 类实现 Comparable 接口。在这样的情况下，Java 提供了一个工具，java.util.Comparator 接口实现挽救的比较。只需要定义一个类实现 Comparator 接口，然后定义简单 Java 类的比较规则。最后使用 Arrays.sort()方法，即可实现排序。

十三、正则表达式

正则表达式是对字符串进行操作的方法。在 Java 中，诸如代码生成器便是用正则表达式实现的。Java 提供了开发包 java.util.regex 实现正则表达式支持。该包下提供了两个类：

Matcher：通过 Pattern 类中 public Matcher matcher​(CharSequence input)方法获得对象

Pattern：使用 public static Pattern compile​(String regex)方法取得实例化对象，主要目的编译正则表达式。

需要注意，正则表达式只能判断格式是否正确，但是不能判断内容的范围。

同时，String 类中提供了大量支持正则表达式的方法。

十四、其他开发类库

Apache Commons 是一个高度整合的工具类，以 java 类库为基础，进一步封装而成，使用该组件减少自我开发设计缺陷。

Google Guava 则是 Google 研发出的新型工具类，可以较好实现功能。