• 1、java.lang

    在Java中，java.lang 包是Java的核心包，它包含了Java编程语言的核心类和一些基本接口。这个包中的类被自动导入到Java程序的每个文件中，因此你不需要显式地导入它们。这使得它们可以直接使用，无需任何导入语句。

    java.lang 包中的一些核心类和接口包括：

    1. ‌Object‌ 类：这是Java中所有类的根类。它提供了所有Java类共有的方法，如 toString(), equals(), hashCode(), getClass(), notify(), notifyAll(), 和 wait() 等。

    2. ‌String‌ 类：用于表示字符串。这是Java中最常用的类之一，用于处理文本数据。

    3. ‌Math‌ 类：提供了一系列的静态方法用于执行基本数学运算，如三角函数、指数、对数等。

    4. ‌System‌ 类：提供了一些有用的类字段和方法。例如，System.out 用于标准输出，System.in 用于标准输入，System.exit() 用于退出程序等。

    5. ‌Thread‌ 类：用于创建和管理线程。Java程序可以创建多个线程来同时执行多个任务。

    6. ‌Runtime‌ 类：提供与Java运行时环境交互的方法，例如运行外部命令或程序。

    7. ‌ClassLoader‌ 类：负责动态加载类到Java虚拟机中。

    8. ‌Exception‌ 和 ‌Error‌ 类：这是所有异常的基类。异常处理是Java中处理运行时错误和异常情况的一种机制。

    9. ‌Boolean‌, ‌Character‌, ‌Integer‌, ‌Long‌, ‌Float‌, ‌Double‌ 等包装类：这些类将基本数据类型（如int, long, float等）封装为对象，使得这些基本类型可以具有对象的方法和属性。

    10. ‌Wrapper‌ 类（如 Boolean, Integer 等）：提供了基本数据类型与其对应的对象类型之间的转换功能。

    使用 java.lang 包中的类和接口，你可以构建功能强大的Java应用程序。这些类和方法提供了构建应用程序所需的基础设施和功能。例如，你可以使用 String 类来处理文本数据，使用 Math 类来进行数学计算，或者使用 System 类来与外部系统交互等。

    由于 java.lang 包中的类被自动导入，因此你可以直接使用这些类而不需要显式地导入它们。例如，你可以直接使用 String 类而不需要写 import java.lang.String;。这是Java设计的一个便利特性，使得编程更加简单和直观。

  • 2、java.util


    java.util 是 Java 核心类库中最重要的包之一，全称为 Java Utility（Java 工具包），提供了大量通用的工具类、集合框架、日期时间处理、随机数生成、属性配置、观察者模式实现等基础功能，是 Java 开发中高频使用的核心包。

    一、核心定位与设计目标

    • 解决日常开发中的通用问题，避免重复造轮子；

    • 提供高效、可靠的基础数据结构（集合）和工具方法；

    • 遵循 Java 面向对象设计原则，兼顾易用性和性能。

    二、java.util 核心子模块 / 关键类

    1. 集合框架（Collections Framework）

    这是 java.util 最核心的部分，定义了处理对象集合的标准接口和实现类，分为 Collection 和 Map 两大体系：

    体系核心接口主要实现类核心特点
    CollectionList（有序可重复）ArrayList、LinkedListArrayList：数组实现，查询快；LinkedList：链表实现，增删快

    		Set（无序不可重复）HashSet、TreeSetHashSet：哈希表实现，查询 O (1)；TreeSet：红黑树，有序（自然排序 / 自定义）

    		Queue（队列）LinkedList、PriorityQueuePriorityQueue：优先级队列，基于堆实现
    MapMap（键值对）HashMap、TreeMap、HashtableHashMap：非线程安全，高效；Hashtable：线程安全，性能差；TreeMap：有序键

    辅助工具类：

    • Collections：提供集合的静态工具方法（排序 sort()、线程安全包装 synchronizedList()、空集合 emptyList() 等）；

    • Arrays：处理数组的工具方法（排序 sort()、转集合 asList()、填充 fill() 等）。

    2. 日期与时间（旧版，JDK 8 后推荐 java.time）

    JDK 8 之前的日期时间类，存在线程不安全、设计不统一等问题，但仍有大量遗留代码使用：

    • Date：表示特定的瞬间（精确到毫秒），核心方法已过时；

    • Calendar：替代 Date 的日期时间操作类（如获取年 / 月 / 日、加减时间）；

    • SimpleDateFormat：格式化 / 解析 Date（线程不安全，需注意）；

    • TimeZone：处理时区相关操作。

    3. 随机数生成

    • Random：生成伪随机数（int、long、double 等），线程安全但高并发下性能差；

    • ThreadLocalRandom（JDK 7+）：线程隔离的随机数生成器，性能优于 Random；

    • UUID：生成唯一标识符（如 UUID.randomUUID() 生成 32 位唯一字符串）。

    4. 属性配置

    • Properties：继承自 Hashtable，用于处理键值对形式的配置文件（如 .properties 文件），支持从流加载 / 存储配置；

    • 示例：

      Properties props = new Properties(); props.load(new FileInputStream("config.properties")); // 加载配置 String value = props.getProperty("key"); // 获取值

    5. 观察者模式

    • Observer（接口）和 Observable（类）：实现观察者模式，被观察者（Observable）状态变化时通知所有观察者（Observer）；

    • 注意：JDK 9 中已标记为过时，推荐使用 java.util.concurrent 或自定义观察者模式。

    6. 其他常用工具类

    类名核心功能
    Scanner读取控制台 / 文件输入（如 new Scanner(System.in) 读取用户输入）
    Optional（JDK 8+）解决空指针问题，包装可能为 null 的对象
    Timer/TimerTask定时任务调度（简单场景，复杂场景推荐 ScheduledExecutorService）
    BitSet位操作工具，高效存储布尔值（按位存储，节省内存）
    Locale处理语言 / 地区相关设置（如格式化数字、日期）

    三、使用注意事项

    1. 线程安全：ArrayList、HashMap 等核心集合类非线程安全，多线程场景需使用 Collections.synchronizedXXX() 或 java.util.concurrent 下的并发集合（如 ConcurrentHashMap）；

    2. 空指针：JDK 8+ 推荐使用 Optional 替代 null 判断，避免 NullPointerException；

    3. 日期时间：尽量使用 java.time（JDK 8+）替代 Date/Calendar，前者线程安全、API 更友好；

    4. 集合判空：避免直接用 list == null，推荐 CollectionUtils.isEmpty(list)（Apache Commons）或 list == null || list.isEmpty()；

    5. 性能：ArrayList 适合查询，LinkedList 适合频繁增删；HashSet 查找效率远高于 TreeSet（除非需要有序）。

    四、示例：核心类使用

    {1ADD4C60-C1A0-480C-8AC9-C6B5AC424DC3}.png

    总结

    java.util 是 Java 开发的基础工具包，核心价值在于提供标准化的集合框架和通用工具方法，掌握其核心类的使用场景和注意事项，能显著提升开发效率和代码质量。对于 JDK 8+ 及以上版本，需结合 java.util.concurrent（并发）、java.time（日期）等包，弥补 java.util 的部分不足。

  • 3、‌java.io


    java.io 是 Java 核心类库中负责输入 / 输出（I/O）操作的基础包，全称为 Java Input/Output，提供了一套完整的 API 用于处理文件、流（字节流 / 字符流）、管道、序列化等底层 I/O 操作，是 Java 处理数据读写的核心工具。

    一、核心定位与设计思想

    • 核心目标：统一处理不同数据源的读写（文件、内存、网络、控制台等）；

    • 设计模式：基于「流（Stream）」的抽象模型，将数据读写抽象为 “水流”—— 数据从源（输入流）流向目的地（输出流）；

    • 核心分类：按数据单位分为「字节流」和「字符流」，按功能分为「节点流」（直接操作数据源）和「处理流」（包装节点流增强功能）。

    二、java.io 核心体系

    1. 核心分类维度

    分类维度具体类型处理数据核心抽象类适用场景
    数据单位字节流二进制数据（任意文件：图片、视频、文本）InputStream/OutputStream非文本文件、底层字节操作

    		字符流字符数据（文本文件）Reader/Writer文本读写（自动处理编码）
    功能角色节点流（基础流）直接对接数据源FileInputStream、FileReader基础读写（文件、内存、管道）

    		处理流（包装流）增强节点流功能BufferedInputStream、ObjectInputStream缓冲、编码转换、对象序列化

    2. 核心抽象类（所有流的父类）

    类型输入抽象类输出抽象类核心方法
    字节流InputStreamOutputStream输入：read()（读字节 / 字节数组）；输出：write()（写字节 / 字节数组）、flush()
    字符流ReaderWriter输入：read()（读字符 / 字符数组）；输出：write()（写字符 / 字符串）、flush()

    注意：所有流都实现了 Closeable 接口，使用后必须关闭（释放资源），推荐用 try-with-resources 自动关闭。

    3. 常用实现类

    （1）节点流（直接操作数据源）
    类型输入实现类输出实现类功能说明
    字节流FileInputStreamFileOutputStream读写文件（二进制 / 文本，字节级）

    		ByteArrayInputStreamByteArrayOutputStream读写内存字节数组（模拟文件，无需 IO 操作）

    		PipedInputStreamPipedOutputStream管道流，实现线程间通信
    字符流FileReaderFileWriter读写文本文件（字符级，默认编码）

    		CharArrayReaderCharArrayWriter读写内存字符数组

    		StringReaderStringWriter读写字符串
    （2）处理流（包装节点流，增强功能）
    类型输入实现类输出实现类核心功能
    缓冲流BufferedInputStreamBufferedOutputStream字节缓冲流（减少 IO 次数，提升性能）

    		BufferedReaderBufferedWriter字符缓冲流（支持 readLine() 读整行、newLine() 换行）
    编码转换InputStreamReaderOutputStreamWriter字节流转字符流（指定编码，如 UTF-8、GBK）
    对象流ObjectInputStreamObjectOutputStream对象序列化 / 反序列化（需实现 Serializable 接口）
    打印流-PrintStream/PrintWriter格式化输出（System.out 就是 PrintStream，支持 print()/println()）

    4. 其他核心类

    类名核心功能
    File操作文件 / 目录（创建、删除、判断是否存在、获取路径等），不处理文件内容
    RandomAccessFile随机读写文件（支持文件指针，可只修改文件部分内容）
    FileDescriptor文件描述符，底层对接操作系统文件句柄
    FilterInputStream/FilterOutputStream处理流的父类，所有包装流都继承此类

    三、核心使用场景与示例

    1. 文本文件读写（字符流 + 缓冲流）

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    2. 二进制文件复制（字节流 + 缓冲流）

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    3. 对象序列化 / 反序列化

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    4. File 类操作文件 / 目录

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    四、使用注意事项

    1. 流的关闭：

      • 所有流使用后必须关闭，推荐 try-with-resources（JDK 7+）自动关闭（实现 AutoCloseable 接口的类均可）；

      • 关闭顺序：先关输出流，再关输入流；先关处理流，再关节点流（try-with-resources 会自动按声明逆序关闭）。

    2. 编码问题：

      • FileReader/FileWriter 使用系统默认编码，跨平台易乱码，推荐用 InputStreamReader/OutputStreamWriter 指定编码：

    // 指定 UTF-8 编码读写 BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream("test.txt"), "UTF-8"));

    1. 缓冲流的性能：

      • 读写大文件时必须使用缓冲流（BufferedXXX），减少磁盘 IO 次数（单字节读写性能极差）；

      • 输出缓冲流需调用 flush() 强制刷出缓冲区数据（或关闭流时自动刷出）。

    2. 对象序列化：

      • 类必须实现 Serializable 接口（标记接口，无方法）；

      • 敏感字段可加 transient 关键字，避免序列化；

      • 建议显式声明 serialVersionUID，避免类结构变化导致反序列化失败。

    3. JDK 7+ 新特性：

      • Files/Paths（java.nio.file）是新一代 IO API，更简洁高效，推荐替代 java.io 处理文件操作；

      • 示例：Files.copy(Paths.get("source.jpg"), Paths.get("target.jpg"))。

    五、java.io vs java.nio

    特性java.iojava.nio（JDK 1.4+）
    模型流模型（阻塞式）缓冲区模型 + 通道（Channel），支持非阻塞 IO
    性能适合小文件 / 简单场景大文件 / 高并发场景性能更优
    核心 APIStream、Reader/WriterChannel、Buffer、Selector
    易用性简单直观稍复杂，但功能更强大

    总结

    java.io 是 Java 传统 IO 操作的核心，基于流模型实现了完整的文件、内存、管道等数据源的读写能力。核心要点：

    • 字节流处理二进制数据，字符流处理文本（注意编码）；

    • 缓冲流提升性能，处理流增强功能；

    • 务必关闭流，推荐 try-with-resources；

    • 复杂场景（高并发、大文件）推荐使用 java.nio.file 替代。

    掌握 java.io 的核心流体系和使用规范，是处理 Java 数据读写的基础，也是理解后续 NIO、网络编程（java.net）的关键。