模块
从Java 9开始，JDK又引入了模块（Module）。
什么是模块？这要从Java 9之前的版本说起。
我们知道，.class文件是JVM看到的最小可执行文件，而一个大型程序需要编写很多Class，并生成一堆.class文件，很不便于管理，所以，jar文件就是class文件的容器。
在Java 9之前，一个大型Java程序会生成自己的jar文件，同时引用依赖的第三方jar文件，而JVM自带的Java标准库，实际上也是以jar文件形式存放的，这个文件叫rt.jar，一共有60多M。
如果是自己开发的程序，除了一个自己的app.jar以外，还需要一堆第三方的jar包，运行一个Java程序，一般来说，命令行写这样：
java -cp app.jar:a.jar:b.jar:c.jar com.liaoxuefeng.sample.Main注意：JVM自带的标准库rt.jar不要写到classpath中，写了反而会干扰JVM的正常运行。
如果漏写了某个运行时需要用到的jar，那么在运行期极有可能抛出ClassNotFoundException。
所以，jar只是用于存放class的容器，它并不关心class之间的依赖。
从Java 9开始引入的模块，主要是为了解决“依赖”这个问题。如果a.jar必须依赖另一个b.jar才能运行，那我们应该给a.jar加点说明啥的，让程序在编译和运行的时候能自动定位到b.jar，这种自带“依赖关系”的class容器就是模块。
为了表明Java模块化的决心，从Java 9开始，原有的Java标准库已经由一个单一巨大的rt.jar分拆成了几十个模块，这些模块以.jmod扩展名标识，可以在$JAVA_HOME/jmods目录下找到它们：
- java.base.jmod
- java.compiler.jmod
- java.datatransfer.jmod
- java.desktop.jmod
- ...
这些.jmod文件每一个都是一个模块，模块名就是文件名。例如：模块java.base对应的文件就是java.base.jmod。模块之间的依赖关系已经被写入到模块内的module-info.class文件了。所有的模块都直接或间接地依赖java.base模块，只有java.base模块不依赖任何模块，它可以被看作是“根模块”，好比所有的类都是从Object直接或间接继承而来。
把一堆class封装为jar仅仅是一个打包的过程，而把一堆class封装为模块则不但需要打包，还需要写入依赖关系，并且还可以包含二进制代码（通常是JNI扩展）。此外，模块支持多版本，即在同一个模块中可以为不同的JVM提供不同的版本。
编写模块
那么，我们应该如何编写模块呢？还是以具体的例子来说。首先，创建模块和原有的创建Java项目是完全一样的，以oop-module工程为例，它的目录结构如下：
oop-module
├── bin
├── build.sh
└── src
├── com
│ └── itranswarp
│ └── sample
│ ├── Greeting.java
│ └── Main.java
└── module-info.java其中，bin目录存放编译后的class文件，src目录存放源码，按包名的目录结构存放，仅仅在src目录下多了一个module-info.java这个文件，这就是模块的描述文件。在这个模块中，它长这样：
module hello.world {
requires java.base; // 可不写，任何模块都会自动引入java.base
requires java.xml;
}其中，module是关键字，后面的hello.world是模块的名称，它的命名规范与包一致。花括号的requires xxx;表示这个模块需要引用的其他模块名。除了java.base可以被自动引入外，这里我们引入了一个java.xml的模块。
当我们使用模块声明了依赖关系后，才能使用引入的模块。例如，Main.java代码如下：
package com.itranswarp.sample;
// 必须引入java.xml模块后才能使用其中的类:import javax.xml.XMLConstants;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Greeting g = new Greeting();
System.out.println(g.hello(XMLConstants.XML_NS_PREFIX));
}
}如果把requires java.xml;从module-info.java中去掉，编译将报错。可见，模块的重要作用就是声明依赖关系。
下面，我们用JDK提供的命令行工具来编译并创建模块。
首先，我们把工作目录切换到oop-module，在当前目录下编译所有的.java文件，并存放到bin目录下，命令如下：
$ javac -d bin src/module-info.java src/com/itranswarp/sample/*.java如果编译成功，现在项目结构如下：
oop-module
├── bin
│ ├── com
│ │ └── itranswarp
│ │ └── sample
│ │ ├── Greeting.class
│ │ └── Main.class
│ └── module-info.class
└── src
├── com
│ └── itranswarp
│ └── sample
│ ├── Greeting.java
│ └── Main.java
└── module-info.java注意到src目录下的module-info.java被编译到bin目录下的module-info.class。
下一步，我们需要把bin目录下的所有class文件先打包成jar，在打包的时候，注意传入--main-class参数，让这个jar包能自己定位main方法所在的类：
$ jar --create --file hello.jar --main-class com.itranswarp.sample.Main -C bin .现在我们就在当前目录下得到了hello.jar这个jar包，它和普通jar包并无区别，可以直接使用命令java -jar hello.jar来运行它。但是我们的目标是创建模块，所以，继续使用JDK自带的jmod命令把一个jar包转换成模块：
$ jmod create --class-path hello.jar hello.jmod于是，在当前目录下我们又得到了hello.jmod这个模块文件，这就是最后打包出来的传说中的模块！
运行模块
要运行一个jar，我们使用java -jar xxx.jar命令。要运行一个模块，我们只需要指定模块名。试试：
$ java --module-path hello.jmod --module hello.world结果是一个错误：
Error occurred during initialization of boot layer
java.lang.module.FindException: JMOD format not supported at execution time: hello.jmod原因是.jmod不能被放入--module-path中。换成.jar就没问题了：
$ java --module-path hello.jar --module hello.worldHello, xml!那我们辛辛苦苦创建的hello.jmod有什么用？答案是我们可以用它来打包JRE。
打包JRE
前面讲了，为了支持模块化，Java 9首先带头把自己的一个巨大无比的rt.jar拆成了几十个.jmod模块，原因就是，运行Java程序的时候，实际上我们用到的JDK模块，并没有那么多。不需要的模块，完全可以删除。
过去发布一个Java应用程序，要运行它，必须下载一个完整的JRE，再运行jar包。而完整的JRE块头很大，有100多M。怎么给JRE瘦身呢？
现在，JRE自身的标准库已经分拆成了模块，只需要带上程序用到的模块，其他的模块就可以被裁剪掉。怎么裁剪JRE呢？并不是说把系统安装的JRE给删掉部分模块，而是“复制”一份JRE，但只带上用到的模块。为此，JDK提供了jlink命令来干这件事。命令如下：
$ jlink --module-path hello.jmod --add-modules java.base,java.xml,hello.world --output jre/我们在--module-path参数指定了我们自己的模块hello.jmod，然后，在--add-modules参数中指定了我们用到的3个模块java.base、java.xml和hello.world，用,分隔。最后，在--output参数指定输出目录。
现在，在当前目录下，我们可以找到jre目录，这是一个完整的并且带有我们自己hello.jmod模块的JRE。试试直接运行这个JRE：
$ jre/bin/java --module hello.worldHello, xml!要分发我们自己的Java应用程序，只需要把这个jre目录打个包给对方发过去，对方直接运行上述命令即可，既不用下载安装JDK，也不用知道如何配置我们自己的模块，极大地方便了分发和部署。
访问权限
前面我们讲过，Java的class访问权限分为public、protected、private和默认的包访问权限。引入模块后，这些访问权限的规则就要稍微做些调整。
确切地说，class的这些访问权限只在一个模块内有效，模块和模块之间，例如，a模块要访问b模块的某个class，必要条件是b模块明确地导出了可以访问的包。
举个例子：我们编写的模块hello.world用到了模块java.xml的一个类javax.xml.XMLConstants，我们之所以能直接使用这个类，是因为模块java.xml的module-info.java中声明了若干导出：
module java.xml {
exports java.xml;
exports javax.xml.catalog;
exports javax.xml.datatype;
...
}只有它声明的导出的包，外部代码才被允许访问。换句话说，如果外部代码想要访问我们的hello.world模块中的com.itranswarp.sample.Greeting类，我们必须将其导出：
module hello.world {
exports com.itranswarp.sample;
requires java.base;
requires java.xml;
}因此，模块进一步隔离了代码的访问权限。
练习
请下载并练习如何打包模块和JRE。
小结
Java 9引入的模块目的是为了管理依赖；
使用模块可以按需打包JRE；
使用模块对类的访问权限有了进一步限制。
Java核心类
本节我们将介绍Java的核心类，包括：
字符串
StringBuilder
StringJoiner
包装类型
JavaBean
枚举
常用工具类
字符串和编码
String
在Java中，String是一个引用类型，它本身也是一个class。但是，Java编译器对String有特殊处理，即可以直接用"..."来表示一个字符串：
String s1 = "Hello!";实际上字符串在String内部是通过一个char[]数组表示的，因此，按下面的写法也是可以的：
String s2 = new String(new char[] {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '!'});因为String太常用了，所以Java提供了"..."这种字符串字面量表示方法。
Java字符串的一个重要特点就是字符串不可变。这种不可变性是通过内部的private final char[]字段，以及没有任何修改char[]的方法实现的。
我们来看一个例子：
// String
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String s = "Hello";
System.out.println(s);
s = s.toUpperCase();
System.out.println(s);
}
}根据上面代码的输出，试解释字符串内容是否改变。
字符串比较
当我们想要比较两个字符串是否相同时，要特别注意，我们实际上是想比较字符串的内容是否相同。必须使用equals()方法而不能用==。
我们看下面的例子：
// String
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String s1 = "hello";
String s2 = "hello";
System.out.println(s1 == s2);
System.out.println(s1.equals(s2));
}
}从表面上看，两个字符串用==和equals()比较都为true，但实际上那只是Java编译器在编译期，会自动把所有相同的字符串当作一个对象放入常量池，自然s1和s2的引用就是相同的。
所以，这种==比较返回true纯属巧合。换一种写法，==比较就会失败：
// String
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String s1 = "hello";
String s2 = "HELLO".toLowerCase();
System.out.println(s1 == s2);
System.out.println(s1.equals(s2));
}
}结论：两个字符串比较，必须总是使用equals()方法。
要忽略大小写比较，使用equalsIgnoreCase()方法。
String类还提供了多种方法来搜索子串、提取子串。常用的方法有：
// 是否包含子串:"Hello".contains("ll"); // true注意到contains()方法的参数是CharSequence而不是String，因为CharSequence是String实现的一个接口。
搜索子串的更多的例子：
"Hello".indexOf("l"); // 2"Hello".lastIndexOf("l"); // 3"Hello".startsWith("He"); // true"Hello".endsWith("lo"); // true提取子串的例子：
"Hello".substring(2); // "llo""Hello".substring(2, 4); "ll"注意索引号是从0开始的。
去除首尾空白字符
使用trim()方法可以移除字符串首尾空白字符。空白字符包括空格，\t，\r，\n：
" \tHello\r\n ".trim(); // "Hello"注意：trim()并没有改变字符串的内容，而是返回了一个新字符串。
另一个strip()方法也可以移除字符串首尾空白字符。它和trim()不同的是，类似中文的空格字符\u3000也会被移除：
"\u3000Hello\u3000".strip(); // "Hello"" Hello ".stripLeading(); // "Hello "" Hello ".stripTrailing(); // " Hello"String还提供了isEmpty()和isBlank()来判断字符串是否为空和空白字符串：
"".isEmpty(); // true，因为字符串长度为0" ".isEmpty(); // false，因为字符串长度不为0" \n".isBlank(); // true，因为只包含空白字符" Hello ".isBlank(); // false，因为包含非空白字符替换子串
要在字符串中替换子串，有两种方法。一种是根据字符或字符串替换：
String s = "hello";
s.replace('l', 'w'); // "hewwo"，所有字符'l'被替换为'w'
s.replace("ll", "~~"); // "he~~o"，所有子串"ll"被替换为"~~"另一种是通过正则表达式替换：
String s = "A,,B;C ,D";
s.replaceAll("[\\,\\;\\s]+", ","); // "A,B,C,D"上面的代码通过正则表达式，把匹配的子串统一替换为","。关于正则表达式的用法我们会在后面详细讲解。
分割字符串
要分割字符串，使用split()方法，并且传入的也是正则表达式：
String s = "A,B,C,D";String[] ss = s.split("\\,"); // {"A", "B", "C", "D"}拼接字符串
拼接字符串使用静态方法join()，它用指定的字符串连接字符串数组：
String[] arr = {"A", "B", "C"};String s = String.join("***", arr); // "A***B***C"格式化字符串
字符串提供了formatted()方法和format()静态方法，可以传入其他参数，替换占位符，然后生成新的字符串：
// String
public class Main {
public static void main(String[] args) {
char[] cs = "Hello".toCharArray();
String s = new String(cs);
System.out.println(s);
cs[0] = 'X';
System.out.println(s);
}
}有几个占位符，后面就传入几个参数。参数类型要和占位符一致。我们经常用这个方法来格式化信息。常用的占位符有：
- %s：显示字符串；
- %d：显示整数；
- %x：显示十六进制整数；
- %f：显示浮点数。
占位符还可以带格式，例如%.2f表示显示两位小数。如果你不确定用啥占位符，那就始终用%s，因为%s可以显示任何数据类型。要查看完整的格式化语法，请参考JDK文档。
类型转换
要把任意基本类型或引用类型转换为字符串，可以使用静态方法valueOf()。这是一个重载方法，编译器会根据参数自动选择合适的方法：
String.valueOf(123); // "123"String.valueOf(45.67); // "45.67"String.valueOf(true); // "true"String.valueOf(new Object()); // 类似java.lang.Object@636be97c要把字符串转换为其他类型，就需要根据情况。例如，把字符串转换为int类型：
int n1 = Integer.parseInt("123"); // 123int n2 = Integer.parseInt("ff", 16); // 按十六进制转换，255把字符串转换为boolean类型：
boolean b1 = Boolean.parseBoolean("true"); // true
boolean b2 = Boolean.parseBoolean("FALSE"); // false要特别注意，Integer有个getInteger(String)方法，它不是将字符串转换为int，而是把该字符串对应的系统变量转换为Integer：
Integer.getInteger("java.version"); // 版本号，11转换为char[]
String和char[]类型可以互相转换，方法是：
char[] cs = "Hello".toCharArray(); // String -> char[]
String s = new String(cs); // char[] -> String如果修改了char[]数组，String并不会改变：
// String <-> char[]
public class Main {
public static void main(String[] args) {
char[] cs = "Hello".toCharArray();
String s = new String(cs);
System.out.println(s);
cs[0] = 'X';
System.out.println(s);
}
}这是因为通过new String(char[])创建新的String实例时，它并不会直接引用传入的char[]数组，而是会复制一份，所以，修改外部的char[]数组不会影响String实例内部的char[]数组，因为这是两个不同的数组。
从String的不变性设计可以看出，如果传入的对象有可能改变，我们需要复制而不是直接引用。
例如，下面的代码设计了一个Score类保存一组学生的成绩：
// int[]
import java.util.Arrays;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[] scores = new int[] { 88, 77, 51, 66 };
Score s = new Score(scores);
s.printScores();
scores[2] = 99;
s.printScores();
}
}
class Score {
private int[] scores;
public Score(int[] scores) {
this.scores = scores;
}
public void printScores() {
System.out.println(Arrays.toString(scores));
}
}观察两次输出，由于Score内部直接引用了外部传入的int[]数组，这会造成外部代码对int[]数组的修改，影响到Score类的字段。如果外部代码不可信，这就会造成安全隐患。
请修复Score的构造方法，使得外部代码对数组的修改不影响Score实例的int[]字段。
字符编码
在早期的计算机系统中，为了给字符编码，美国国家标准学会（American National Standard Institute：ANSI）制定了一套英文字母、数字和常用符号的编码，它占用一个字节，编码范围从0到127，最高位始终为0，称为ASCII编码。例如，字符'A'的编码是0x41，字符'1'的编码是0x31。
如果要把汉字也纳入计算机编码，很显然一个字节是不够的。GB2312标准使用两个字节表示一个汉字，其中第一个字节的最高位始终为1，以便和ASCII编码区分开。例如，汉字'中'的GB2312编码是0xd6d0。
类似的，日文有Shift_JIS编码，韩文有EUC-KR编码，这些编码因为标准不统一，同时使用，就会产生冲突。
为了统一全球所有语言的编码，全球统一码联盟发布了Unicode编码，它把世界上主要语言都纳入同一个编码，这样，中文、日文、韩文和其他语言就不会冲突。
Unicode编码需要两个或者更多字节表示，我们可以比较中英文字符在ASCII、GB2312和Unicode的编码：
英文字符'A'的ASCII编码和Unicode编码：
┌────┐
ASCII: │ 41 │
└────┘
┌────┬────┐
Unicode: │ 00 │ 41 │
└────┴────┘英文字符的Unicode编码就是简单地在前面添加一个00字节。
中文字符'中'的GB2312编码和Unicode编码：
┌────┬────┐
GB2312: │ d6 │ d0 │
└────┴────┘
┌────┬────┐
Unicode: │ 4e │ 2d │
└────┴────┘那我们经常使用的UTF-8又是什么编码呢？因为英文字符的Unicode编码高字节总是00，包含大量英文的文本会浪费空间，所以，出现了UTF-8编码，它是一种变长编码，用来把固定长度的Unicode编码变成1～4字节的变长编码。通过UTF-8编码，英文字符'A'的UTF-8编码变为0x41，正好和ASCII码一致，而中文'中'的UTF-8编码为3字节0xe4b8ad。
UTF-8编码的另一个好处是容错能力强。如果传输过程中某些字符出错，不会影响后续字符，因为UTF-8编码依靠高字节位来确定一个字符究竟是几个字节，它经常用来作为传输编码。
在Java中，char类型实际上就是两个字节的Unicode编码。如果我们要手动把字符串转换成其他编码，可以这样做：
byte[] b1 = "Hello".getBytes(); // 按系统默认编码转换，不推荐byte[] b2 = "Hello".getBytes("UTF-8"); // 按UTF-8编码转换byte[] b2 = "Hello".getBytes("GBK"); // 按GBK编码转换byte[] b3 = "Hello".getBytes(StandardCharsets.UTF_8); // 按UTF-8编码转换注意：转换编码后，就不再是char类型，而是byte类型表示的数组。
如果要把已知编码的byte[]转换为String，可以这样做：
byte[] b = ...
String s1 = new String(b, "GBK"); // 按GBK转换
String s2 = new String(b, StandardCharsets.UTF_8); // 按UTF-8转换始终牢记：Java的String和char在内存中总是以Unicode编码表示。
延伸阅读
对于不同版本的JDK，String类在内存中有不同的优化方式。具体来说，早期JDK版本的String总是以char[]存储，它的定义如下：
public final class String {
private final char[] value;
private final int offset;
private final int count;
}而较新的JDK版本的String则以byte[]存储：如果String仅包含ASCII字符，则每个byte存储一个字符，否则，每两个byte存储一个字符，这样做的目的是为了节省内存，因为大量的长度较短的String通常仅包含ASCII字符：
public final class String {
private final byte[] value;
private final byte coder; // 0 = LATIN1, 1 = UTF16对于使用者来说，String内部的优化不影响任何已有代码，因为它的public方法签名是不变的。
小结
Java字符串String是不可变对象；
字符串操作不改变原字符串内容，而是返回新字符串；
常用的字符串操作：提取子串、查找、替换、大小写转换等；
Java使用Unicode编码表示String和char；
转换编码就是将String和byte[]转换，需要指定编码；
转换为byte[]时，始终优先考虑UTF-8编码。
StringBuilder
Java编译器对String做了特殊处理，使得我们可以直接用+拼接字符串。
考察下面的循环代码：
String s = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
s = s + "," + i;
}虽然可以直接拼接字符串，但是，在循环中，每次循环都会创建新的字符串对象，然后扔掉旧的字符串。这样，绝大部分字符串都是临时对象，不但浪费内存，还会影响GC效率。
为了能高效拼接字符串，Java标准库提供了StringBuilder，它是一个可变对象，可以预分配缓冲区，这样，往StringBuilder中新增字符时，不会创建新的临时对象：
StringBuilder sb = new StringBuilder(1024);
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
sb.append(',');
sb.append(i);
}String s = sb.toString();StringBuilder还可以进行链式操作：
// 链式操作
public class Main {
public static void main(String[] args) {
var sb = new StringBuilder(1024);
sb.append("Mr ")
.append("Bob")
.append("!")
.insert(0, "Hello, ");
System.out.println(sb.toString());
}
}如果我们查看StringBuilder的源码，可以发现，进行链式操作的关键是，定义的append()方法会返回this，这样，就可以不断调用自身的其他方法。
仿照StringBuilder，我们也可以设计支持链式操作的类。例如，一个可以不断增加的计数器：
// 链式操作
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Adder adder = new Adder();
adder.add(3)
.add(5)
.inc()
.add(10);
System.out.println(adder.value());
}
}
class Adder {
private int sum = 0;
public Adder add(int n) {
sum += n;
return this;
}
public Adder inc() {
sum ++;
return this;
}
public int value() {
return sum;
}
}注意：对于普通的字符串+操作，并不需要我们将其改写为StringBuilder，因为Java编译器在编译时就自动把多个连续的+操作编码为StringConcatFactory的操作。在运行期，StringConcatFactory会自动把字符串连接操作优化为数组复制或者StringBuilder操作。
你可能还听说过StringBuffer，这是Java早期的一个StringBuilder的线程安全版本，它通过同步来保证多个线程操作StringBuffer也是安全的，但是同步会带来执行速度的下降。
StringBuilder和StringBuffer接口完全相同，现在完全没有必要使用StringBuffer。
练习
请使用StringBuilder构造一个INSERT语句：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String[] fields = { "name", "position", "salary" };
String table = "employee";
String insert = buildInsertSql(table, fields);
System.out.println(insert);
String s = "INSERT INTO employee (name, position, salary) VALUES (?, ?, ?)";
System.out.println(s.equals(insert) ? "测试成功" : "测试失败");
}
static String buildInsertSql(String table, String[] fields) {
// TODO:
return "";
}
}小结
StringBuilder是可变对象，用来高效拼接字符串；
StringBuilder可以支持链式操作，实现链式操作的关键是返回实例本身；
StringBuffer是StringBuilder的线程安全版本，现在很少使用。
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