Java 基础类从入门到精通实操指南

以下是结合 Java 17+ 新特性的 Java 基础类实操指南，包含核心类库的现代化用法、实战案例及最佳实践：

1. 开发环境配置（Java 17+）

推荐工具链：

• JDK 17+：下载 OpenJDK 17 LTS 或 GraalVM（支持 AOT 编译）
• Maven 3.8+ / Gradle 7+：依赖管理
• VS Code 或 IntelliJ IDEA 2023：IDE 配置（启用预览特性）

快速配置示例（Maven）：

<!-- pom.xml -->
<properties>
    <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source>
    <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target>
    <release>17</release>
</properties>

2. 基础数据类型增强

(1) 文本块（Text Blocks）

// Java 17+ 多行字符串
String json = """
    {
   
        "name": "Doubao",
        "age": 2025
    }
""";

(2) 包装类优化

// 自动装箱/拆箱
Integer num = 100; // 自动装箱
int unwrapped = num; // 自动拆箱

// 数字格式化（Java 12+）
NumberFormat fmt = NumberFormat.getCompactNumberInstance(Locale.US, NumberFormat.Style.SHORT);
System.out.println(fmt.format(1000000)); // 输出 "1M"

3. 字符串处理进阶

(1) 字符串模板（预览特性）

// Java 21+ 字符串模板
String name = "World";
String message = STR."Hello, \{name}!";

(2) 字符串转换

// 字符串与数组互转
String str = "Hello";
byte[] bytes = str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
String fromBytes = new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);

// 字符串分割（Java 11+）
String[] parts = "a,b,c".split(",", 2); // [a, b,c]

4. 集合框架新特性

(1) 不可变集合

// 创建不可变集合（Java 9+）
List<String> immutableList = List.of("A", "B", "C");
Set<Integer> immutableSet = Set.of(1, 2, 3);
Map<String, Integer> immutableMap = Map.of("one", 1, "two", 2);

(2) Stream API 增强

// 集合过滤与转换
List<String> names = List.of("Alice", "Bob", "Charlie");
List<String> filtered = names.stream()
    .filter(name -> name.length() > 4)
    .map(String::toUpperCase)
    .toList(); // [ALICE, CHARLIE]

// 并行流（适合 CPU 密集型任务）
long count = names.parallelStream()
    .filter(name -> name.startsWith("A"))
    .count();

(3) 新集合操作

// Map 计算（Java 8+）
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.compute("key", (k, v) -> v == null ? 1 : v + 1);

// List 排序（Java 8+）
List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 1, 4);
numbers.sort(Integer::compareTo); // [1, 3, 4]

5. 异常处理改进

(1) 增强的 switch 表达式

// Java 14+ 异常处理
try {
   
    int result = 10 / 0;
} catch (ArithmeticException e) {
   
    switch (e.getMessage()) {
   
        case "/ by zero" -> System.err.println("除数不能为零");
        default -> e.printStackTrace();
    }
}

(2) 密封类（Sealed Classes）

// Java 17+ 限制异常继承
public sealed interface MyException permits SpecificException, AnotherException {
   
    // 接口定义
}

6. IO 与文件操作

(1) Path 与 Files 类

// Java 7+ NIO.2 API
Path path = Path.of("data.txt");

// 读取文件（Java 11+）
String content = Files.readString(path, StandardCharsets.UTF_8);

// 写入文件（Java 11+）
Files.writeString(path, "Hello, Doubao!", StandardCharsets.UTF_8);

(2) 异步文件操作

// Java 15+ 异步文件通道
AsynchronousFileChannel channel = AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.READ);
Future<Integer> result = channel.read(ByteBuffer.allocate(1024), 0);

7. 实战案例：数据处理工具

以下是一个使用 Java 17+ 特性实现的 CSV 数据分析工具：

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Collectors;

public class DataAnalyzer {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        try {
   
            // 读取 CSV 文件
            Path path = Path.of("data.csv");
            List<String> lines = Files.readAllLines(path);

            // 解析数据并计算平均值（跳过表头）
            Map<String, Double> avgByCategory = lines.stream()
                .skip(1) // 跳过表头
                .filter(line -> !line.isEmpty())
                .map(line -> line.split(","))
                .filter(parts -> parts.length >= 2)
                .collect(Collectors.groupingBy(
                    parts -> parts[0], // 按第一列分组
                    Collectors.averagingDouble(parts -> Double.parseDouble(parts[1]))
                ));

            // 输出结果
            avgByCategory.forEach((category, avg) -> {
   
                System.out.printf("%s: 平均值 = %.2f%n", category, avg);
            });

        } catch (IOException e) {
   
            System.err.println("文件读取错误: " + e.getMessage());
        }
    }
}

8. 性能优化建议

1. 字符串拼接：优先使用 StringBuilder 或 Java 17+ 的文本块。
2. 集合操作：避免在循环中频繁扩容集合，使用 ArrayList(initialCapacity) 预分配空间。
3. Stream 优化：对大数据集使用并行流，但需注意线程安全。
4. 内存管理：使用 var 关键字减少冗余类型声明（Java 10+）。

9. 常用类库推荐

• Jackson：JSON 处理（jackson-databind）
• Apache Commons Lang：字符串、集合工具类
• Project Lombok：减少样板代码（@Data, @Builder）
• Vavr：函数式编程库（不可变集合、模式匹配）

通过上述内容，你可以快速掌握 Java 基础类的现代用法，并结合实际案例进行开发实践。建议在 IDE 中创建一个 Maven 项目，逐步实现上述代码片段，加深对 Java 核心类库的理解。

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