我们曾经讲过，Java已经为编程者编制了许多类，这些类已经经过测试，基本上不存在错误，这些类都是我们编程的基础。如果不利用这些已存在的类，我们的 编程工作将变得异常复杂，所以我们应尽可能多的掌握Java基本类库的内容。这一章和下一章将向读者介绍Java基本类库的结构和一些常用类以及如何参考 Java技术文档，让读者能进一步提高自己
学习重点
● 包的概念
● java.lang中的几个基本类
● 如何查阅Java技术文档
● 常用工具类
第八章 JAVA基本类库介绍
8.1 包的概念
包是由.class文件组成的一个集合，.class文件时可以用Java解释其解释执行的文件，它也是由Java源的文件，即.Java文件经编译而生 成的。Java是一种面向对象的语言，它的特点就是重用，包就是组织和管理.class文件的一种工具，因此，它存在的目的就是帮助我们实现代码的重用。 包是一种松散的概念，一般情况下，功能相同或者相关的类组织在一个包中，例如java.io包中的类都与输入、输出有关，java.applet包中的类 都与applet程序有关。
8.1.1 构建包
一个包事实上就是一个文件夹，这个文件夹中存放着.class文件。包像目录结构一样可以由多层结构，而各层之间以“.”来分隔，如 java.io，java.awt，java.awt.color等。由于Java的类经常需要在互联网上运行，所以有可能出现同名的类，程序就不知道使 用哪一个类了。但如果把类都放在不同的包中，并且使包的名字独一无二，就不会出现混乱状况。
程序中定义包用package这个关键词，它的格式如下：
package 包名：
例如：
package MyJavaProgram;
package cn.com.companyname.myname
这个语句必须放在一个源文件的第一句，并且语句前面无空格。包名一般全部用小写。我们知道一个源文件可能有多个类，其中只有一个类是公共类，这些类 经编译都会产生.class文件，上面的意思是，这个源文件中的类，经编译产生的.class文件属于一个包，名为MyJavaProgram。这就定义 了MyJavaProgram包。一般把要打包的源文件放到包中，然后再包中对源文件进行编译，就把.class文件放入包中了。当然javac编译器还 有几个参数，可以实现确定源文件来源和.class文件放置等功能，可以实现源文件和.class文件不在同一个目录。下面是各种参数及其解释。
-g 生成所有debug信息
-g:none 不生成任何debug信息
-g:{lines,vars,source} 只生成部分debug信息
-O 优化
-nowarn 不生成警告
-verbose 输出编译器的工作记录
-deprecation 输出所有过期API的位置
-classpath<path> 声明查找用户类库的路径
-sourcepath<path> 声明查找源文件的路径
-bootclasspath<path> 覆盖引导类文件路径
-extdirs<dirs> 覆盖安装扩展路径
-d<directory> 声明将生成的.class文件放在何处
-enconding<encoding> 声明源文件的编码方式
-traget<release> 未指定版本的虚拟机生成类文件
8.1.2 包的引用
用import语句就可以引入所需的公共类，如：
import java.io.*;
这个语句表示java.io中所有的公共类被引入当前包。系统先根据classpath只是的路径，然后按照包名找到所需的类，如classpath为 c:packagemypakage,而包名为cn.com.companyname.myname,系统则按照以下路径去寻找所需的类：c: packagemypackagecncomcompanynamemyname,也就是把环境变量和包名相连，形成路径，然后在这个路径下 寻找类。对于Java类库，由于安装时已经自动注册了路径，所以不需要添加classpath，而使用自己定义的包中的类就必须更改classpath。
还有一种方法使用某个包中的类，就是在程序中写全它的包名，但很麻烦，而不使用import语句，如：
java.io.FileInputStream in = new java.io.FileInputStream();
如果我们使用了一个包中的大多数类，可是使用通配符的方式引用包，否则，最好把需要类一一列出来，这样可以节省大量系统资源。
8.2 Java语言类库的结构
Java 2平台类库1.3.1版共为程序员提供了76个包，每个包都分别负责不同的功能，除了java.lang之外，其它包的内容只要经过import语句引 用，就可以在程序中使用。所有这些类的介绍和使用方法，Java都提供了极其完善的技术文档，这种机制在极大程度上释放了程序员，让他们何以把更多的时间 放在对象的设计上，而不是语法和一些局部算法上。
为了方便读者自己使用Java文档，我们先把Java提供的这些包介绍一下，读者可以根据自己的需要来查阅。其中，包名后面带”.*”的表示其中包括一系列相关的包。
表8.1 Java提供的包
包名 内容介绍
java.applet 提供了创建applet需要的类，包括帮助applet访问其内容的通讯类
java.awt.* 提供了创建用户界面以及绘制、管理图形、图像的类
java.beans.* 提供开发Java Beans需要的类
java.io 提供了通过数据流、对象序列以及文件系统实现的系统输入、输出
java.lang.* Java编程语言的基本类库
java.math 提供了简明的整数算术以及十进制算数的基本函数
java.net 提供了用于实现网络通讯应用的所有类
java.rmi.* 提供了与远程方法调用相关的所有类
java.security.* 提供了设计网络安全方案需要的类
java.sql 提供了访问和处理来自于Java标准数据源数据的类
java.text 提供了一些类和接口用于处理文本、日期、数字以及语法独立于自然语言之外格式的消息
java.util.* 包括集合类、事件处理模式、日期时间工具等各类常用工具包
javax.accessibility 定义了用户界面组件之间相互访问的一种机制
javax.naming.* 未命名服务提供了一系列类和接口
javax.rmi.* 为用户提供了远程方法调用的应用程序接口
javax.sound.* 提供了MIDI输入、输出以及合成需要的类和接口
javax.swing.* 提供了一系列轻量级的用户界面组件，是目前Java用户界面常用的包
8.3 java.lang包中的常用类介绍
这个包是Java语言最基本的包，没有这个包中的类，我们的编程很难，它们是编程最基本内容。这个包中的所有类都有系统自动引入，所以程序不用import语句就可以使用其中的任何一个类。这个包有4个部分：接口、类、例外和错误。
8.3.1 Object类
Object类是Java程序中所有类的直接或间接父类，也是类库中所有类的父类，任何一个类都是由Object类派生出来的，它是继承树上的根节点。所以它含有的属性和方法将被所有的类继承，下面就是Object类的方法，也是所有类都含有的方法：
● protected Object clone()throws CloneNotSupportedException
生成当前对象的一个复制，并返回这个复制的对象，该对象类型为Object，但所有需要使用该方法的类都必须实现接口cloneable，否则，运行时将抛出CloneNotSupportedException类的例外。
● public final Class getClass()
返回一个当前对象在运行期的Class类对象。
● public int hashCode()
返回一个hash code value,不同的对象有不同的hash code value.
● public Boolean equals(Object obj)
如果当前对象与形参对象相同则返回true，否则返回false。
● public String toString()
返回一个反映这个对象信息的字符串，通常使对象所属类。
● public final void notify()
这是关于多线程的方法，这个方法用来唤醒等待对向监视器的多个线程中的一个
● public final void notifyAll()
这个方法是唤醒所有等待监视器的线程
● public final void wait(long timeout)throws InterrupedException
这个方法是让当前线程放弃对这个对象的同步的声明，即放弃对这个对象的锁定，进入等待行列，直到由notify()或notifyAll()方法唤醒，或形参中规定的时间到期，timeout的单位是毫秒。
● public final void wait(long timeout,int nanos)throws InterrupedException
这个方法比上一个多了一个形参，第二个形参的意思是nanoseconds(十亿分之一秒)，这个方法的等待时间变为两个形参所指示的时间的和，时间控制更精确。
● public final void wait()throws InterrupException
这个方法的含义同wait(0)
● protected void finalize()throws Throwable
这个方法用来把对象从内存中清除，由圾收集器自动调用，编程者可以重载这个方法，在对象被清除时，显示某些信息。
8.3.2 Class类
Class类是非常特殊的，它的对象将伴随每个类。当一个类X被编译后，就有一个特殊的对象（Class对象）产生，它隐藏在X.class文件中，Class对象是由编译系统自动生成的。
为了读者进一步理解类是在何时载入内存的，先来看一个例子：
例8.1 类的载入时机
SweetShop.java的源文件如下：
class Candy{
static{
System.out.println("Loading Candy");
}
}
classGum{
static{
System.out.println("Loading Gum");
}
}
class Cookie{
static{
System.out.println("Loading Cookie");
}
}
public class SweetShop{
public static void main(String[] args){
System.out.println("inside main");
new Candy();
System.out.println("After creating Candy");
try{
Class.forName("Gum");
}catch(ClassNotFoundException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("After Class.forName("Gum")");
new Cookie();
System.out.println("After creating Cookie");
}
}
这个程序首先定义了3个类，每个类只有一个静态初始化器，由于静态初始化器是在类载入内存时就被执行，所以可用它来指示类何时被载入内存的。然后在 每个对象创建之前输入一定的提示语，，这样我们就很清楚的看到每个类何时加载内存的了。程序中Class.forName(“Gum”);依据的进一步解 释看下面的部分。程序输出如下：
inside main
Loading Candy
After creating Candy
Loading Gum
After Class.forName(“Gum”)
Loading Cookie
After creating Cookie
从以上的结果可以看出，类的加载是在对象创建的时候。
这个特殊的Class对象含有所属类的所有信息，可以通过Class类的方法提取这些信息，下面我们就介绍Class类的一些方法。
● public static Class forName(String className)throws ClassNotFoundException
这个方法是静态方法，所以用Class直接调用，格式可以参考上面的例题。这个方法的形参是一个类名，方法的返回值是形参指示的类的Class对象。这个方法的结果是产生一个形参所表示的类的Class对象。如：
class t=Class.forName(“java.lang.Thread”)
● public String getName()
该方法返回Class对象代表的实体（类、接口、数组、基本数据类型等）的名字。例如，(new Object()).getClass().getName()的值是java.lang.Object，当然可以放到println()语句中输出。其 中的getClass()用来得到当前对象的Class对象，同一个类的对象有相同的Class对象。
GetName()返回的字符串中以不同的字母及符号表示该实体的信息，“［”表示数组，有几个“［”表示几维数组，以下的字母代表不同的数据类型，“L”表示类或接口。
再看几个例子：
(new Object[3]).getClass.getName()的值为“［Ljava.lang.Object”，它表示当前Class对象对应着一个一维数组，数组元素是java.lang.Object类的对象。
(new int[3][4][5][6][7][8][9]).getClass().getName()的值为“［［［［［［［I”，它表示当前Class对象对应着一个七维数组，数组元素是int类简单变量。
● public Class getSuperclass()
这个方法不同于Object类的方法getClass()，它返回的是一个数组，这些数组成员是Class对象，这些对象是当前类中的成员为公共或接口所对应的Class类的实例。
● public ClassLoader getClassLoader()
ClassLoader是一个抽象类，在java.lang包中。任何一个类加载内存，都是通过一个对象来实现的，这个对象就是它衍生类的实例，因为类的定义都是一字节码文件形式存在，加载一个类就是读取这些字节码。
● public Class getComponentType()
返回数组成员的类型，如果当前对象不是数组，返回null。
● public int getModifiers()
返回类或接口的修饰语，例如public,protected,private,final,static和abstract等，但它们用一个 int数表示，例如：public为0x0001,final为0x0010，abstract为0x0400，这些数字以十六进制表示，是Java虚拟 机用来鉴别修饰语用的
● public Class getDeclaringClass()
如果当前对象是另一个类的成员，则返回那个类的Class对象，否则为空。
8.3.3 Math类
Math类是一个最终类，类头定义是：public final class Math extends Object。它包含了常用的科学计算方法。这些方法都是静态方法，可以通过类名直接调用。下面我们列出其中常用的属性和方法的定义：
● public static final double E
● public static final double PI
三角函数：
● public static double sin(double a)
● public static double cos(double a)
● public static double tan(double a)
● public static double asin(double a)
● public static double acos(double a)
● public static double atan(double a)
弧度、角度转换如下：
● public static double toRadians(double angdeg)
● public static double toDegrees(double angrad)
代数函数：
● public static double exp(double a)
● public static double log(double a)
● public static double sqrt(double a)
● public static double ceil(double a)
● public static double floor(double a)
● public static double random()
以下3个方法都有其他数据类型的重载方法：
● public static int abs(int a)
● public static int max(int a,int b)
● public static int min(int a,int b)
8.3.4 String与StringBuffer类
Java提供了两个用于字符串操作的类，一个是经常用到的String,另一个是StringBuffer。字符串类提供了丰富的字符串操作方法，程序员可以方便的使用这些常用的算法和操作，而不需要自己再重复编写，这就是面向对象的好处。
1. 为什么要使用两个类
String类用与处理那些值不会发生改变的字符串，以前程序中的String变量，全都是其取值没有发生过变化的字符串。而 StringBuffer类则用于那些可能发生变化的字符串的处理。例如，在程序中拼接字符串、从文件中读取字符串等等。由于String类对象都是常 量，它的处理效率要比StringBuffer类对象高得多，因此，读者在编程时尽可能使用String类。
下面我们来看一个简单的例子，它同时使用了String和StringBukffer，
例8.2 用两种不同的字符串类来逆转字符串
StringDemo.java测源程序如下：
public class StringDemo{
public static void main(String[] args){
String palindrome="Dot saw I was Tod";
int len=palindrome.length();
StringBuffer dest=new StringBuffer(len);
for(int i=(len-1);i>=0;i--){
dest.append(palindrome.charAt(i));
}
System.out.println(dest.toString());
}
}
在这个程序中，我们先创建了一个String类对象，并将字符串“Dot saw I was Tod”赋值给它，然后创建了一个和它一样长的StringBuffer类对象。利用它来进行逆转处理。这个程序的执行结果很有趣，实际上和输入字符串几 乎是一样的（除了第一个字母的大写问题），即：
doT sw I was toD
2. 对象的创建
一般情况下，创建一个String都是采用直接给一个String对象赋值的方法，其值用双引号括起来，如:
String palindrome=”Dot saw I was Tod”;
当然，也可以象创建其它对象那样，新建一个String对象出来，Java为String提供了几种比较常用的构造期。如，使用字符数组或者StringBuffer等，下面是一个使用字符数组创建String对象的例子:
char[] helloArray={‘h’,’e’,’,’l’,’l’,’o’};
String helloString=new String(helloArray);
System.out.println(hellostring);
3. String的常用方法
String的常用方法如下：
● public int length()
返回字符串长度
● public char charAt(int index)
返回index位置的字符，index从0到length()-1
● public void getChars(int srcBegin,int srcEnd,char[] dst,int dstBegin)
这个方法是把字符串中的字符复制到一个字符数组中
● public Boolean equals(Object anObject)
这是对Object类中同方法的重载
● public int compareTo(String anotherString)
这是实现Serializable接口中的方法，如果实际字符串比形参字符串以字典排序时靠前，返回负数，相反时为正数。
● public Boolean startsWith(String prefix)
● public Boolean endsWith(String suffix)
上面两个方法分别判断字符串是否以形参字符开始或结束。
● public int indexOf(int ch)
该方法返回字符串中第一个出现形参所指示的字符的位置，如果没有该字符，返回-1。
● public int indexOf(int ch,fromIndex)
从fromIndex开始查找，返回第一个是ch字符的位置，或者返回-1。
● public int lastIndexOf(int ch)
返回字符串中最后一个ch字符的位置或-1。
● public String Substring(int beginIndex)
返回从当前字符串中的beginIndex开始形成的新字符串。
● public String substring(int beginIndex,int endIndex)
返回从当前字符串截取的新字符串，beginIndex是开始位，endIndex是结束位减1。
● public string concat(String str)
把形参字符串连接到当前字符串后，字符串的加法运算就是这个方法。
● public String replace(char oldChar,char newChar)
把字符串中所有相同的某个字符换成另一个。
4. StringBuffer的常用方法
由于StringBuffer类是可变字符串，所有它的操作主要集中在对字符串的更改上，因此先介绍它的append()和insert()方法，这两个方法都有多个重载方法，以实现不同的操作。
● public StringBuffer append(String str)
从方法名就可以知道这是一个扩充字符串的方法，它的功能是把形参字符串加到当前字符串之后，形成一个新的可变字符串。例如：
StringBuffer new StringBuffer();
s.append(“start”);
s.append(“le”);
以上几个语句的结果是得到一个含有“startle”的可变字符串。
● public StringBuffer insert(int offset,String str)
这个方法是在当前字符串中插入形参字符串，形成一个新的可变字符串。其中形参offset是偏移量，它指示在何处插入，0<=offset<=length().
下面介绍该类的其它一些常用方法：
● public StringBuffer delete(int start,int end)
删除start（含）到end(不含)之间的字符。
● public StringBuffer deleteCharAt(int index)
删除指定位置的字符。
● public StringBuffer replace(int start,int end,String str)
从start(含)到end(不含)之间的字符串以str代替。
● public void setCharAt(int index,char ch)
改变指定位置的字符
● public StringBuffer reverse()
使字符串逆转
● public int length()
返回字符个数
● public int capacity()
返回容量，通常会大于等于length()
● public void setLength(int newlength)
改变字符个数，如果newLength大于原个数，则新添的字符都为空（“”）。相反，字符串中最好几个字符将被删除。形参newLength不能为负数。
● public String substring(int start,int end)
提取子字符串，返回的是String类对象。
● public String toString()
把可变字符串中内容变成String类对象。事实上在用println打印可变字符串内容时，就自动调用了该方法。
在String类和StringBuffer类中，有一点值得注意，许多方法中用到的形参是用来指示字符串中的位置，假设这个形参为int index，那么，字符串的第一个字符的index值为0，第二个字符为1，依此类推。
8.3.5 System类
系统类是一个独特的类，它是一个final类，所有的方法都是用类变量调用的，换句话说，没有人可以实例话一个System类。System类主要提供了标准输入、输出以及一些系统环境信息。
1. 标准输入、输出
● public static final InputStream in——标准输入
这个属性是InputSream类的一个对象，关于InputStream类和下面的PrintStream类我们在java.io包中一并介绍， 这些类都是关于输入、输出方面的，他们都有各自的属性和方法，我们用过的read()就是InputStream类的方法，println()和 print()就是PrintStream类的方法。
● public static final PrintStream out——标准输出
● public static final PrintStream err——标准错误输出
这些输入、输出属性可以根据其所使用的参数来自动的转换输出格式，下面的例子利用标准输出打印了几种常见数据类型的数据，它们使用的是println方法，但系统可以根据不同类型以不同的方式打印这些数据的值。
例8.3 用标准输出打印各种类型的对象
DataTypePrintTest.java的源程序如下：
public class DataTypePrintTest{
public static void main(String[] args){
Thread objectData=new Thread();
String stringData="Java Mania";
char[] charArrayData={'a','b','c'};
int integerData=4;
long longData=Long.MIN_VALUE;
float floatDAta=Float.MAX_VALUE;
double doubleData=Math.PI;
boolean booleanData=true;
System.out.println(objectData);
System.out.println(stringData);
System.out.println(charArrayData);
System.out.println(integerData);
System.out.println(longData);
System.out.println(floatData);
System.out.println(doubleData);
System.out.println(booleanData);
}
}
其输出结果为：
Thread[Thread-0,5,main]
Java Mania
abc
4
-9223372036854775808
3.4028235E38
3.141592653589793
true
我们注意到，打印一个String类型变量，系统的动作就是打印出它的内容，而打印一个Thread型变量，则系统打印它的格式为：
类名［名称，优先级，组］
2.系统环境信息
System类提供了一个方法用来返回系统环境信息:
Public static Properties getProperties(argument);
Java虚拟机维护了一系列系统环境信息，它们都是以“键名／值”对的形式出现的，一旦Java虚拟机启动之后，系统就自动将这些变量初始化，其中包含了与运行环境相关的很多信息。
另外，System类提供的与系统环境信息相关的方法还有：
● public static String setProperty(String key,String value);
设置系统变量的值，key为键名，value为键值。
● public static Properties getPorperties();
返回所有的系统环境环境。
下面看一个例子，假设有一文本文件，叫myProperties.txt，其中只有一行：
subliminal.message=Buy Java Now!
我们利用这个文件来设置变量，它的名字叫做subliminal，其取值就是文本文件中存贮的内容。
3.其它有用方法
System类有许多方法，用这些方法可以管理Java虚拟机的运行和获得虚拟机的运行信息，下面是该类的几个方法，它们可以反映System类的一些功能。
● public static long currentimeMillis()
返回系统时间，单位毫秒。
● public static void exit(int status)
在用户的程序还未执行完之前，强制关闭Java虚拟机，并把状态信息status传递给操作系统，status非零时，表示非正常退出
● public static void ge()
运行垃圾收集器
以上的内容可以让我们对System类的内容有一定的了解，这个类中的属性和方法都与系统有关，而且这个类的许多方法借用了其它类的方法。
8.3.6 数据类型类
每一类简单数据类型都对应着一个数据类型类，例如，int对应着Integer类，double对应着Double类，这些类能把一个简单数据封装 成一个类。某些场合必须使用这种数据类型类，如后面的集合类，它的成员必须是类，而不能是简单的变量。而且使用这些类能完成简单变量不能完成的工作，如将 一个数字字符串转化成一个整数等。下面我们就以Integer类来说明这些类的某些方法。
●MAX_VALUE和MIN_VALUE规定了int类型量的最大值和最小值。
●构造函数：public Integer(int value)和public Integer(String s)分别把数字和数字字符串封装成Integer类。
● 下面几个方法是把当前数据类型类的对象所对应的int量转化成某种基本数据类型值：
public int intValue()
public long longValue()
public double doubleValue()
● 下面是数字字符串和数字之间的转换：
public String toString()
public static int parseInt(String s)
● public static static Integer valueOf(String s)方法把s转化成Integer类对象。
8.4 关于Java的技术文档
上面的内容是我们对包中的内容有了一定的了解，这一节研究JavaDOC中的类库。
在下载完j2sdk-1_3_1-doc后，找到它下面的docs文件夹，打开index文件（HTML文件），找到 API&Language Documentation下的Java2 Platfrom API Specificaion，然后选择需要的那个包，进而查看类、接口等内容。或者直接进入docs文件夹下的api文件夹，打开index(HTML文 件)，也可以进入选择包的界面。
选择一个包后，可以看到包的名称以及简单描述，然后是包中的内容，分为interface summary,class summary,exception summary和error summary等，如果想看包中各类的继承结构，可以选择最上面的菜单中的tree，就可以了解包中的总体结构。当选择一个类进入后，可以看到如下的内容 （Double类的说明）：
java.lang //包名
Class.Double //类名
Java.lang.Object //继承结构：java.lang包中的Double类的直接父类
| //是java.lang中的Number类
+--java.lang.Number //Number类的父类是java.lang中的Object类
|
+--java.lang.Double
All Implemented Interfaces: //这个类实现的接口
Comparable,Serializable
然后就是属性、方法、构造函数的概述表（summary），最后是属性、方法、构造函数的详细说明。