Java常用工具类技术文档

一、概述

Java工具类（Utility Classes）是封装了通用功能的静态方法集合，能够简化代码、提高开发效率。本文整理Java原生及常用第三方库（如Apache Commons、Google Guava）中的核心工具类，覆盖集合操作、字符串处理、日期时间处理、文件IO等场景。

二、核心工具类分类

1. 集合操作工具类

java.util.Collections

提供对集合的排序、查找、同步包装等方法。

java

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List<Integer> list = Arrays.asList(3, 1, 4);

Collections.sort(list); // 排序：[1, 3, 4]

Collections.reverse(list); // 反转：[4, 3, 1]

List<Integer> syncList =
Collections.synchronizedList(list); // 线程安全包装

java.util.Arrays

数组操作工具，支持排序、二分查找、填充等。

java

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int[] arr = {5, 2, 9};

Arrays.sort(arr); // [2, 5, 9]

int index = Arrays.binarySearch(arr, 5); // 返回索引1

Arrays.fill(arr, 0); // 填充为[0, 0, 0]

2. 字符串处理工具类

java.lang.String

原生字符串操作方法：

java

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String str = " Hello Java ";

str.trim(); // "Hello Java"

str.substring(2, 5); // "Hel"

str.split(" "); // ["", "Hello", "Java", ""]

org.apache.commons.lang3.StringUtils（Apache Commons Lang）

增强型字符串工具类，需引入依赖：

xml

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<dependency>

<groupId>org.apache.commons</groupId>

<artifactId>commons-lang3</artifactId>

<version>3.12.0</version>

</dependency>

常用方法：

java

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StringUtils.isEmpty(""); // true

StringUtils.isBlank(" "); // true

StringUtils.substringBetween("[Java]", "[", "]"); // "Java"

StringUtils.join(new String[]{"A", "B"}, ","); // "A,B"

3. 日期时间处理工具类

java.time.LocalDateTime（Java 8+）

新日期时间API，替代Date和Calendar。

java

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LocalDateTime now = LocalDateTime.now(); // 当前时间

LocalDateTime nextDay = now.plusDays(1); // 加1天

DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

String formatted = now.format(formatter); // 格式化输出

java.util.Calendar（旧版本）

旧版日期操作，建议逐步迁移至Java 8 API。

java

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Calendar calendar = Calendar.getInstance();

calendar.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, 1); // 加1天

4. 文件与IO工具类

java.nio.file.Files

文件读写、复制、删除等操作。

java

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Path path = Paths.get("test.txt");

List<String> lines = Files.readAllLines(path); // 读取所有行

Files.write(path, "Hello".getBytes()); // 写入内容

Files.deleteIfExists(path); // 删除文件

org.apache.commons.io.FileUtils（Apache Commons IO）

简化文件操作：

java

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File file = new File("test.txt");

FileUtils.writeStringToFile(file, "Hello", StandardCharsets.UTF_8);

String content = FileUtils.readFileToString(file, "UTF-8");

5. 加密与编码工具类

java.util.Base64

支持Base64编码与解码：

java

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String encoded = Base64.getEncoder().encodeToString("Java".getBytes()); // "SmF2YQ=="

byte[] decoded = Base64.getDecoder().decode(encoded);

org.apache.commons.codec.digest.DigestUtils（Apache Commons Codec）

哈希算法工具：

java

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String md5 = DigestUtils.md5Hex("data"); // 计算MD5

String sha1 = DigestUtils.sha1Hex("data"); // 计算SHA-1

6. 反射与代理工具类

java.lang.reflect

反射操作类、方法、字段：

java

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Class<?> clazz = Class.forName("com.example.User");

Method method = clazz.getMethod("getName");

Object instance = clazz.newInstance();

Object result = method.invoke(instance);

java.lang.reflect.Proxy

动态代理：

java

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Object proxy = Proxy.newProxyInstance(

target.getClass().getClassLoader(),

target.getClass().getInterfaces(),

(proxy, method, args) -> {

System.out.println("Before method");

return method.invoke(target, args);

}

);

7. 并发工具类

java.util.concurrent.Executors

线程池管理：

java

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ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);

executor.submit(() -> System.out.println("Task running"));

executor.shutdown();

java.util.concurrent.ConcurrentHashMap

线程安全的哈希表：

java

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ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();

map.put("key", 1);

map.computeIfAbsent("key", k -> 2); // 线程安全计算

三、第三方工具库推荐

Apache Commons系列

commons-lang3：增强型字符串、数值、对象工具。

commons-collections4：扩展集合操作功能。

commons-io：简化文件与流操作。

Google Guava

集合工具（Lists、Maps）、缓存（CacheBuilder）、函数式编程支持。

java

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List<String> list = Lists.newArrayList("A", "B");

String joined = Joiner.on(",").join(list); // "A,B"

Hutool（国产工具库）

提供全场景工具方法，如DateUtil、HttpUtil、SecureUtil等。

四、注意事项

线程安全

Collections.synchronizedXXX包装的集合在遍历时需手动同步。

ConcurrentHashMap的size()方法返回的是近似值。

性能优化

避免在循环中频繁调用反射方法（如Method.invoke()）。

使用StringBuilder替代字符串拼接。

依赖管理

第三方工具库需注意版本兼容性，推荐使用最新稳定版。

五、总结

合理使用工具类可以大幅减少重复代码，提升代码可维护性。优先使用Java原生工具类，复杂场景可结合Apache Commons或Guava等第三方库。建议熟练掌握以下核心类：

Collections、Arrays

StringUtils（Apache Commons）

LocalDateTime

Files

ConcurrentHashMap

参考资料

Java 17官方文档

Apache Commons官网

Google Guava GitHub