java常用函数手册(Java函数速查指南)

Java作为全球应用最广泛的编程语言之一，其标准库提供的函数体系是开发者解决实际问题的核心工具集。Java常用函数手册通过系统化梳理语言核心库、并发工具、集合框架等关键模块的函数用法，为开发者提供了从基础操作到高级特性的全方位指导。该手册不仅涵盖String、Math、Collections等传统工具类，还深入解析了Stream API、CompletableFuture等现代特性，同时兼顾多平台适配与性能优化建议。对于跨平台开发而言，手册特别强调了Java 8+新特性与Legacy代码的兼容性处理，并通过对比表格清晰展示不同API的设计差异。这种结构化编排既降低了新手学习曲线，也为资深开发者提供了快速查阅的函数索引，其价值在于将碎片化的API文档转化为可实践的知识体系，帮助开发者在代码复用、性能调优和异常处理等场景中做出更优决策。

一、字符串处理函数

Java字符串操作涉及不可变特性与多种工具类协同。String类提供substring()、indexOf()等基础方法，而StringBuilder与StringBuffer则支持可变序列操作。

类别	线程安全	性能特征	典型方法
String	否	适合immutable场景	concat(), equalsIgnoreCase()
StringBuilder	否	单线程高性能	reverse(), insert()
StringBuffer	是	同步锁开销大	synchronizedModify()

正则表达式处理依赖Pattern与Matcher类，其中matches()用于全匹配验证，replaceAll()实现批量替换。

二、集合框架函数

Java集合体系以Collection接口为核心，包含List、Set、Queue三大分支。ArrayList与LinkedList在随机访问与迭代修改上各有优劣：

实现类	随机访问	迭代修改	内存特性
ArrayList	O(1)	O(n)	连续内存
LinkedList	O(n)	O(1)	节点离散

HashMap通过putIfAbsent()实现原子初始化，compute()系列方法支持lambda表达式计算。Collections工具类提供sort()、shuffle()等静态方法，其中binarySearch()要求前置排序。

三、数学运算函数

Math类封装基础数学函数，round()遵循四舍五入规则，random()生成[0,1)均匀分布。BigDecimal通过setScale()控制精度，divide()需显式指定舍入模式：

方法	功能说明	异常场景
divide(BigDecimal divisor)	除法运算	分母为0或无限循环小数
divide(BigDecimal d, int scale)	定精度除法	scale不足时抛异常
divide(BigDecimal d, RoundingMode mode)	指定舍入模式	-

BigInteger支持任意精度整数运算，modPow()实现高效模幂计算，适用于加密场景。

四、日期时间处理

Java 8引入java.time包重构时间API，LocalDateTime与ZonedDateTime分别处理本地时间与时区时间。新旧API对比：

功能维度	Old Date/Calendar	New Time API
线程安全	需外部同步	不可变对象
时区处理	复杂配置	内置ZoneId
日期调整	Calendar字段枚举	withXXX链式调用

DateTimeFormatter通过ISO_LOCAL_DATE_TIME等预定义格式实现标准化解析，TemporalAdjusters提供月初/年末等快捷调整。

五、输入输出函数

Java IO体系采用装饰器模式，InputStream与OutputStream构成字节处理基类。BufferedReader通过readLine()按行读取文本，PrintWriter支持格式化输出。NIO框架核心类对比：

组件	BIO特点	NIO优势
通道(Channel)	阻塞式读写	支持异步操作
缓冲区(Buffer)	数据直接操作	内存映射文件
Selector	-	多路复用监听

Files.lines()实现惰性文件读取，Files.copy()支持文件通道直传，避免中间缓冲区开销。

六、异常处理机制

Java采用Throwable体系管理异常，Exception与Error分别表示可恢复与严重错误。try-with-resources语法自动关闭资源，推荐用于AutoCloseable接口实现类。自定义异常需注意：

• 继承Exception或RuntimeException
• 提供带消息参数的构造函数
• 避免捕获Throwable破坏错误传播

suppressed异常可通过addSuppressed()方法附加，保证异常链完整性。

七、并发工具函数

java.util.concurrent包提供多线程协作工具，CountDownLatch通过await()实现线程同步，CyclicBarrier支持屏障点重置。ExecutorService框架核心组件对比：

组件	功能定位	典型用法
ThreadPoolExecutor	线程池管理	core/max线程配置
ScheduledExecutor	定时任务调度	scheduleAtFixedRate()
ForkJoinPool	分治任务处理	invokeAll()批量提交

ConcurrentHashMap通过computeIfAbsent()实现原子计算，KeySetView提供线程安全的键集合视图。