Java 从零到精通

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字符串与 StringBuilder ​

学习目标 ​

  • 理解 String 不可变性和内容比较。
  • 使用常见字符串方法检查、截取、查找和替换文本。
  • 区分空字符串、空白字符串与 null。
  • 使用 split 解析简单文本。
  • 使用 StringBuilder 高效生成多段文本。

前置知识 ​

已完成数组，能够遍历 String[] 和传递数组参数。

String 的不可变性 ​

String 对象创建后内容不能改变。字符串方法返回新字符串：

java
String original = " Java ";
String stripped = original.strip();

original 仍然是 " Java "。不可变性让字符串易于共享，但循环中反复使用 + 可能创建许多临时对象。

常用字符串操作 ​

java
String text = "Java 21";

text.length();             // 7
text.charAt(0);            // 'J'
text.substring(0, 4);      // "Java"
text.contains("21");       // true
text.indexOf("21");        // 5
text.replace("21", "22");  // "Java 22"
text.strip();              // 去除首尾 Unicode 空白

调用前先根据方法契约处理 null，不要把 null 当作普通字符串。

equals 与 == 的区别 ​

== 比较两个引用是否指向同一个对象，equals 比较字符串内容：

java
String left = new String("Java");
String right = "Java";

System.out.println(left == right);      // false
System.out.println(left.equals(right)); // true

不区分大小写时使用 equalsIgnoreCase。业务判断字符串内容时，不要依赖字符串常量池让 == “碰巧成功”。

空、空白与 null ​

java
String empty = "";
String blank = "   ";
String missing = null;
  • empty.isEmpty() 为 true。
  • blank.isBlank() 为 true。
  • 对 missing 调用任何实例方法都会抛出 NullPointerException。

方法应明确哪些状态可以接受。输入文本常用 text == null || text.isBlank() 进行拒绝。

split 与文本解析 ​

成绩文本可以按逗号拆分：

java
String[] parts = "88, 92,76, 100".split(",", -1);

第二个参数 -1 会保留末尾缺失项，因此 "80,90," 会得到三个元素，最后一个是空字符串。这样解析器可以识别缺失成绩，而不是悄悄忽略错误。

split 的第一个参数是正则表达式。点号、竖线等特殊字符需要转义；本课只使用简单逗号。

使用 StringBuilder 生成文本 ​

需要逐段生成报告时，使用 StringBuilder：

java
StringBuilder report = new StringBuilder();
report.append("1. arrays").append('\n')
        .append("2. strings");
String result = report.toString();

它支持 append、insert、delete，最后通过 toString() 得到不可变字符串。

可运行代码 ​

bash
mvn -B -pl examples/java-basics -am \
  -Dtest=StringInspectorTest,ReportBuilderTest test
mvn -B -pl exercises/java-basics/solution -am \
  -Dtest=ScoreParserTest,ScoreReportTest test

常见错误与调试提示 ​

  • 使用 == 比较内容：改用 equals，并测试 new String("Java")。
  • 忘记处理 null：先定义输入契约，再做检查。
  • split 丢失末尾空项：使用 split(",", -1)。
  • 循环中反复 result = result + item：改用 StringBuilder。
  • 混淆 trim 与 strip：Java 11+ 优先考虑能识别 Unicode 空白的 strip。

调试解析器时，在读取 parts[index] 的行设置断点，观察原始片段、strip() 后结果和当前下标。

最佳实践及适用边界 ​

  • 比较字符串内容使用 equals 或 equalsIgnoreCase。
  • 对外方法明确区分 null、空和空白输入。
  • 简单、少量拼接可以使用 +；循环和报告构建使用 StringBuilder。
  • 输出格式要固定换行、字段顺序和数字区域设置，便于测试。
  • char 不等于完整 Unicode 字符；复杂文本处理留到专题课程。

分级练习 ​

  • 基础：规范化一句包含重复空白的文本。
  • 进阶：解析逗号分隔的成绩，并拒绝缺失项与非整数。
  • 挑战：生成包含人数、平均分、最高分和最低分的固定格式报告，并为输出编写精确断言。

面试与复习题 ​

  1. String 为什么称为不可变对象？
  2. == 与 equals 比较字符串时有什么区别？
  3. isEmpty 与 isBlank 有什么区别？
  4. strip 与 trim 的关注范围有何不同？
  5. split(",", -1) 中的 -1 有什么作用？
  6. 什么时候应使用 StringBuilder？
  7. StringBuilder.toString() 返回什么？
  8. 为什么确定性文本格式有利于自动化测试？

本章总结 ​

字符串处理的关键是内容比较、输入边界和不可变性。StringBuilder 则为循环拼接和报告生成提供了清晰、可测试的工具。

下一步 ​

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