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String 与日期时间

约 1077 字大约 4 分钟

布欧-Lewyon

2026-05-14

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本节覆盖日常编码中使用频率最高的两类 API：String / StringBuilder 的常见操作，以及 Java 8 引入的 java.time 日期时间库。

不可变字符串 String

String 是 Java 中使用频率最高的引用类型之一。它最关键的设计决策是不可变性——一旦创建，字符串内部的字符序列不会改变。任何看似修改的操作（如 toUpperCase、replace）都会在堆上创建新的 String 对象，原字符串不受影响。不可变意味着 String 可以安全地在多线程间共享，也可用作 HashMap 的键。

以下演示 String 的常用 API。注意每个方法都没有修改 s 本身，而是返回新字符串：

String s = "  Hello, Java World!  ";

s.length();                // 21
s.isEmpty();               // false
s.charAt(0);               // ' '
s.substring(2, 7);         // "Hello"
s.indexOf("Java");         // 8
s.contains("Java");        // true
s.startsWith("  He");      // true
s.toLowerCase();           // "  hello, java world!  "
s.trim();                  // "Hello, Java World!"
s.replace("Java", "JDK");  // "  Hello, JDK World!  "
s.split(",");              // ["  Hello", "  Java World!  "]
  • substring(beginIndex, endIndex)：左闭右开，endIndex 指向的是结束位置之后的索引。
  • split 参数是正则表达式，特殊字符需转义："." → "\\."。
  • 大量拼接不要用 + 循环，改用 StringBuilder（见下文）。

空字符串与 null 的区别

String a = "";    // 长度为 0 的 String 对象
String b = null;  // 没有对象
a.isEmpty();      // true
// b.isEmpty();   // NullPointerException！

判空时用 "".equals(str) 或 str != null && !str.isEmpty()，或工具方法 org.apache.commons.lang3.StringUtils.isNotEmpty()。

StringBuilder

StringBuilder 是可变的字符串序列，适合在循环或多次拼接的场景下避免产生大量临时对象：

StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello");
sb.append(", ");
sb.append("World");
sb.append("!");
String result = sb.toString();  // "Hello, World!"
  • StringBuffer 是线程安全版但性能更差，单线程场景始终用 StringBuilder。
  • 预知最终大小时可通过构造器设定初始容量减少扩容：new StringBuilder(1024)。

反例（循环中多次创建 String 对象）：

// 不推荐
String s = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    s += i;   // 每次循环产生新 String 对象
}
// 推荐
StringBuilder sb = new StringBuilder(4000);
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    sb.append(i);
}
String s = sb.toString();

java.time 包（Java 8+）

旧版 java.util.Date 与 java.util.Calendar 设计混乱、线程不安全。新项目应全部使用 java.time。

常用类型

类型含义示例
LocalDate日期（不含时间与时区）2026-05-14
LocalTime时间（不含日期与时区）14:30:00
LocalDateTime日期 + 时间（不含时区）2026-05-14T14:30:00
ZonedDateTime日期 + 时间 + 时区2026-05-14T14:30:00+08:00[Asia/Shanghai]
Instant时间戳（自 epoch 的纳秒数）适合跨时区时间传递
Duration时间段（秒/纳秒精度）
Period日期间隔（年月日）

基本用法

// 获取当前时间
LocalDate today = LocalDate.now();
LocalDateTime now = LocalDateTime.now();

// 指定日期
LocalDate date = LocalDate.of(2026, 5, 14);
LocalTime time = LocalTime.of(14, 30, 0);

// 解析
LocalDate parsed = LocalDate.parse("2026-05-14");       // 默认 ISO-8601
LocalDateTime dt = LocalDateTime.parse("2026-05-14T14:30:00");

// 格式化
DateTimeFormatter fmt = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy/MM/dd");
String formatted = today.format(fmt);  // "2026/05/14"

运算与比较

LocalDate tomorrow = today.plusDays(1);
LocalDate lastMonth = today.minusMonths(1);
boolean before = date.isBefore(today);
long daysBetween = ChronoUnit.DAYS.between(date, today);

Instant 与时间戳互转

Instant now = Instant.now();                          // UTC 瞬时
long epochSecond = now.getEpochSecond();              // 秒
Date legacy = Date.from(now);                         // 与旧 API 互转
Instant fromLegacy = legacy.toInstant();

注意时区陷阱

  • LocalDateTime 不含时区信息，直接存储或传输到不同时区的机器时可能导致时间偏移误解。
  • 跨时区业务优先使用 Instant 或 ZonedDateTime，序列化为 ISO-8601 格式（如 2026-05-14T06:30:00Z）。

小结

  • String 不可变，常用 API：substring（左闭右开）、split（正则参数需转义特殊字符）、trim、replace 等。
  • String vs StringBuilder：不可变 vs 可变；大量拼接用 StringBuilder（单线程），避免 + 循环。
  • java.time 是 Java 8 引入的现代日期 API，优先于 java.util.Date/Calendar。
  • 常用类型：LocalDate（日期）、LocalDateTime（日期+时间）、Instant（时间戳）。
  • 格式化用 DateTimeFormatter（线程安全），跨时区用 Instant 或 ZonedDateTime。
  • 易错：LocalDateTime 不含时区信息，跨时区序列化/传输时可能被错误解读。反例：北京时间 2026-05-14T14:30:00 存储到数据库后，在 UTC 时区的服务器上读出仍是 14:30，而非预期的 06:30 UTC。
  • 思考任务：获取当前 LocalDate，计算 100 天后的日期并格式化输出为 yyyy年MM月dd日 格式。

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贡献者: 布欧-Lewyon