7. JDK拍了拍你:字符串拼接一定記得用MessageFormat#format

分享、成長,拒絕淺藏輒止。關注公號【BAT的烏托邦】,回覆專欄獲取原創專欄:重學Spring、重學MyBatis、中間件、雲計算...本文已被 https://www.yourbatman.cn 收錄。

✍前言

你好,我是A哥(YourBatman)。本文所屬專欄:Spring類型轉換,公號後臺回覆專欄名即可獲取全部內容。

在日常開發中,我們經常會有格式化的需求,如日期格式化、數字格式化、錢幣格式化等等。

格式化器的作用似乎跟轉換器的作用類似,但是它們的關注點卻不一樣:

  • 轉換器:將類型S轉換爲類型T,關注的是類型而非格式
  • 格式化器: String <-> Java類型。這麼一看它似乎和PropertyEditor類似,但是它的關注點是字符串的格式

Spring有自己的格式化器抽象org.springframework.format.Formatter,但是談到格式化器,必然就會聯想起來JDK自己的java.text.Format體系。爲後文做好鋪墊,本文就先介紹下JDK爲我們提供了哪些格式化能力。

版本約定

  • JDK:8

✍正文

Java裏從來都缺少不了字符串拼接的活,JDK也提供了多種“工具”供我們使用,如:StringBuffer、StringBuilder以及最直接的+號,相信這些大家都有用過。但這都不是本文的內容,本文將講解格式化器,給你提供一個新的思路來拼接字符串,並且是推薦方案。

JDK內置有格式化器,便是java.text.Format體系。它是個抽象類,提供了兩個抽象方法:

public abstract class Format implements Serializable, Cloneable {
    public abstract StringBuffer format(Object obj, StringBuffer toAppendTo, FieldPosition pos);	
	public abstract Object parseObject (String source, ParsePosition pos);
}
  • format:將Object格式化爲String,並將此String放到toAppendTo裏面
  • parseObject:講String轉換爲Object,是format方法的逆向操作

Java SE針對於Format抽象類對於常見的應用場景分別提供了三個子類實現:

DateFormat:日期時間格式化

抽象類。用於用於格式化日期/時間類型java.util.Date。雖然是抽象類,但它提供了幾個靜態方法用於獲取它的實例:

// 格式化日期 + 時間
public final static DateFormat getInstance() {
    return getDateTimeInstance(SHORT, SHORT);
}
public final static DateFormat getDateTimeInstance(int dateStyle, int timeStyle, Locale aLocale){
    return get(timeStyle, dateStyle, 3, aLocale);
}

// 格式化日期
public final static DateFormat getDateInstance(int style, Locale aLocale) {
    return get(0, style, 2, aLocale);
}
// 格式化時間
public final static DateFormat getTimeInstance(int style, Locale aLocale){
    return get(style, 0, 1, aLocale);
}

有了這些靜態方法,你可在不必關心具體實現的情況下直接使用:

/**
 * {@link DateFormat}
 */
@Test
public void test1() {
    Date curr = new Date();

    // 格式化日期 + 時間
    System.out.println(DateFormat.getInstance().getClass() + "-->" + DateFormat.getInstance().format(curr));
    System.out.println(DateFormat.getDateTimeInstance().getClass() + "-->" + DateFormat.getDateTimeInstance().format(curr));

    // 格式化日期
    System.out.println(DateFormat.getDateInstance().getClass() + "-->" + DateFormat.getDateInstance().format(curr));

    // 格式化時間
    System.out.println(DateFormat.getTimeInstance().getClass() + "-->" + DateFormat.getTimeInstance().format(curr));
}

運行程序,輸出:

class java.text.SimpleDateFormat-->20-12-25 上午7:19
class java.text.SimpleDateFormat-->2020-12-25 7:19:30
class java.text.SimpleDateFormat-->2020-12-25
class java.text.SimpleDateFormat-->7:19:30

嗯,可以看到底層實現其實是咱們熟悉的SimpleDateFormat。實話說,這種做法不常用,狠一點:基本不會用(框架開發者可能會用做兜底實現)。

SimpleDateFormat

一般來說,我們會直接使用SimpleDateFormat來對Date進行格式化,它可以自己指定Pattern,個性化十足。如:

@Test
public void test2() {
    DateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"); // yyyy-MM-dd HH:mm:ss
    System.out.println(dateFormat.format(new Date()));
}

運行程序,輸出:

2020-12-25

關於SimpleDateFormat的使用方式不再囉嗦,不會的就可走自行勸退手續了。此處只提醒一點:SimpleDateFormat線程不安全

說明:JDK 8以後不再建議使用Date類型,也就不會再使用到DateFormat。同時我個人建議:在項目中可強制嚴令禁用

NumberFormat:數字格式化

抽象類。用於格式化數字,它可以對數字進行任意格式化,如小數、百分數、十進制數等等。它有兩個實現類:

類結構和DateFormat類似,也提供了getXXXInstance靜態方法給你直接使用,無需關心底層實現:

@Test
public void test41() {
    double myNum = 1220.0455;

    System.out.println(NumberFormat.getInstance().getClass() + "-->" + NumberFormat.getInstance().format(myNum));
    System.out.println(NumberFormat.getCurrencyInstance().getClass() + "-->" + NumberFormat.getCurrencyInstance().format(myNum));
    System.out.println(NumberFormat.getIntegerInstance().getClass() + "-->" + NumberFormat.getIntegerInstance().format(myNum));
    System.out.println(NumberFormat.getNumberInstance().getClass() + "-->" + NumberFormat.getNumberInstance().format(myNum));
    System.out.println(NumberFormat.getPercentInstance().getClass() + "-->" + NumberFormat.getPercentInstance().format(myNum));
}

運行程序,輸出:

class java.text.DecimalFormat-->1,220.045
class java.text.DecimalFormat-->¥1,220.05
class java.text.DecimalFormat-->1,220
class java.text.DecimalFormat-->1,220.045
class java.text.DecimalFormat-->122,005%

這一看就知道DecimalFormat是NumberFormat的主力了。

DecimalFormat

Decimal:小數,小數的,十進位的。

用於格式化十進制數字。它具有各種特性,可以解析和格式化數字,包括:西方數字、阿拉伯數字和印度數字。它還支持不同種類的數字,包括:整數(123)、小數(123.4)、科學記數法(1.23E4)、百分數(12%)和貨幣金額($123)。所有這些都可以進行本地化。

下面是它的構造器:

其中最爲重要的就是這個pattern(不帶參數的構造器一般不會用),它表示格式化的模式/模版。一般來說我們對DateFormat的pattern比較熟悉,但對數字格式化的模版符號瞭解甚少。這裏我就幫你整理出這個表格(信息源自JDK官網),記得蒐藏哦:

符號 Localtion 是否本地化 釋義
0 Number Digit
# Number Digit。若是0就顯示爲空
. Number 小數/貨幣分隔符
- Number 就代表減號
, Number 分組分隔符
E Number 科學計數法分隔符(位數和指數)
% 前/後綴 乘以100並顯示爲百分數
¤ 前/後綴 貨幣記號。若連續出現兩次就用國際貨幣符號代替
' 前後綴 用於引用特殊字符。作用類似於轉義字符

說明:Number和Digit的區別:

  • Number是個抽象概念,其表達形式可以是數字、手勢、聲音等等。如1024就是個number
  • Digit是用來表達的單獨符號。如0-9這是個digit就可以用來表示number,如1024就是由1、0、2、4這四個digit組成的

看了這個表格的符號規則,估計很多同學還是一臉懵逼。不囉嗦了,上乾貨

一、0和#的使用(最常見使用場景)

這是最經典、最常見的使用場景,甚至來說你有可能職業生涯會用到此場景。

/**
 * {@link DecimalFormat}
 */
@Test
public void test4() {
    double myNum = 1220.0455;

    System.out.println("===============0的使用===============");
    System.out.println("只保留整數部分:" + new DecimalFormat("0").format(myNum));
    System.out.println("保留3位小數:" + new DecimalFormat("0.000").format(myNum));
    System.out.println("整數部分、小數部分都5位。不夠的都用0補位(整數高位部,小數低位補):" + new DecimalFormat("00000.00000").format(myNum));

    System.out.println("===============#的使用===============");
    System.out.println("只保留整數部分:" + new DecimalFormat("#").format(myNum));
    System.out.println("保留2爲小數並以百分比輸出:" + new DecimalFormat("#.##%").format(myNum));

    // 非標準數字(不建議這麼用)
    System.out.println("===============非標準數字的使用===============");
    System.out.println(new DecimalFormat("666").format(myNum));
    System.out.println(new DecimalFormat(".6666").format(myNum));
}

運行程序,輸出:

===============0的使用===============
只保留整數部分:1220
保留3位小數:1220.045
整數部分、小數部分都5位。不夠的都用0補位(整數高位部,小數低位補):01220.04550
===============#的使用===============
只保留整數部分:1220
保留2爲小數並以百分比輸出:122004.55%
===============非標準數字的使用===============
661220
1220.666

通過此案例,大致可得出如下結論:

  • 整數部分:
    • 0和#都可用於取出全部整數部分
    • 0的個數決定整數部分長度,不夠高位補0;#則無此約束,N多個#是一樣的效果
  • 小數部分:
    • 可保留小數點後N位(0和#效果一樣)
    • 若小數點後位數不夠,若使用的0那就低位補0,若使用#就不補(該是幾位就是幾位)
  • 數字(1-9):並不建議模版裏直接寫1-9這樣的數字,瞭解下即可

二、科學計數法E

如果你不是在證券/銀行行業,這個大概率是用不着的(即使在,你估計也不會用它)。來幾個例子感受一把就成:

@Test
public void test5() {
    double myNum = 1220.0455;

    System.out.println(new DecimalFormat("0E0").format(myNum));
    System.out.println(new DecimalFormat("0E00").format(myNum));
    System.out.println(new DecimalFormat("00000E00000").format(myNum));
    System.out.println(new DecimalFormat("#E0").format(myNum));
    System.out.println(new DecimalFormat("#E00").format(myNum));
    System.out.println(new DecimalFormat("#####E00000").format(myNum));
}

運行程序,輸出:

1E3
1E03
12200E-00001
.1E4
.1E04
1220E00000

三、分組分隔符,

分組分隔符比較常用,它就是我們常看到的逗號,

@Test
public void test6() {
    double myNum = 1220.0455;

    System.out.println(new DecimalFormat(",###").format(myNum));
    System.out.println(new DecimalFormat(",##").format(myNum));
    System.out.println(new DecimalFormat(",##").format(123456789));

    // 分隔符,左邊是無效的
    System.out.println(new DecimalFormat("###,##").format(myNum));
}

運行程序,輸出:

1,220
12,20
1,23,45,67,89
12,20

四、百分號%

在展示層面也比較常用,用於把一個數字用%形式表示出來。

@Test
public void test42() {
    double myNum = 1220.0455;

    System.out.println("百分位表示:" + new DecimalFormat("#.##%").format(myNum));
    System.out.println("千分位表示:" + new DecimalFormat("#.##\u2030").format(myNum));
}

運行程序,輸出:

百分位表示:122004.55%
千分位表示:1220045.5‰

五、本地貨幣符號¤

嗯,這個符號¤,鍵盤竟無法直接輸出,得使用軟鍵盤(建議使用copy大法)。

@Test
public void test7() {
    double myNum = 1220.0455;

    System.out.println(new DecimalFormat(",000.00¤").format(myNum));
    System.out.println(new DecimalFormat(",000.¤00").format(myNum));
    System.out.println(new DecimalFormat("¤,000.00").format(myNum));
    System.out.println(new DecimalFormat("¤,000.¤00").format(myNum));
    // 世界貨幣表達形式
    System.out.println(new DecimalFormat(",000.00¤¤").format(myNum));
}

運行程序,輸出:

1,220.05¥
1,220.05¥
¥1,220.05
1,220.05¥¥
¥1,220.05¥
1,220.05CNY

注意最後一條結果:如果連續出現兩次,代表貨幣符號的國際代號。

說明:結果默認都做了Locale本地化處理的,若你在其它國家就不會再是¥人名幣符號嘍

DecimalFormat就先介紹到這了,其實掌握了它就基本等於掌握了NumberFormat。接下來再簡要看看它另外一個“兒子”:ChoiceFormat。

ChoiceFormat

Choice:精選的,仔細推敲的。

這個格式化器非常有意思:相當於以數字爲鍵,字符串爲值的鍵值對。使用一組double類型的數組作爲鍵,一組String類型的數組作爲值,兩數組相同(不一定必須是相同,見示例)索引值的元素作爲一對。

@Test
public void test8() {
    double[] limits = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
    String[] formats = {"週一", "週二", "週三", "週四", "週五", "週六", "周天"};
    NumberFormat numberFormat = new ChoiceFormat(limits, formats);

    System.out.println(numberFormat.format(1));
    System.out.println(numberFormat.format(4.3));
    System.out.println(numberFormat.format(5.8));
    System.out.println(numberFormat.format(9.1));
    System.out.println(numberFormat.format(11));
}

運行程序,輸出:

週一
週四
週五
周天
周天

結果解釋:

  1. 4.3位於4和5之間,取值4;5.8位於5和6之間,取值5
  2. 9.1和11均超過了數組最大值(或者說找不到匹配的),則取值最後一對鍵值對

可能你會想這有什麼使用場景???是的,不得不承認它的使用場景較少,本文下面會介紹下它和MessageFormat的一個使用場景。

如果說DateFormatNumberFormat都用沒什麼花樣,主要記住它的pattern語法格式就成,那麼就下來這個格式化器就是本文的主菜了,使用場景非常的廣泛,它就是MessageFormat

MessageFormat:字符串格式化

MessageFormat提供了一種與語言無關(不管你在中國還是其它國家,效果一樣)的方式生成拼接消息/拼接字符串的方法。使用它來構造顯示給最終用戶的消息。MessageFormat接受一組對象,對它們進行格式化,然後在模式的適當位置插入格式化的字符串。

先來個最簡單的使用示例體驗一把:

/**
 * {@link MessageFormat}
 */
@Test
public void test9() {
    String sourceStrPattern = "Hello {0},my name is {1}";
    Object[] args = new Object[]{"girl", "YourBatman"};

    String formatedStr = MessageFormat.format(sourceStrPattern, args);
    System.out.println(formatedStr);
}

運行程序,輸出:

Hello girl,my name is YourBatman

有沒有中似曾相似的感覺,是不是和String.format()的作用特別像?是的,它倆的用法區別,到底使用稅文下也會討論。

要熟悉MessageFormat的使用,主要是要熟悉它的參數模式(你也可以理解爲pattern)。

參數模式

MessageFormat採用{}來標記需要被替換/插入的部分,其中{}裏面的參數結構具有一定模式:

ArgumentIndex[,FormatType[,FormatStyle]] 
  • ArgumentIndex非必須。從0開始的索引值
  • FormatType非必須。使用不同的java.text.Format實現類對入參進行格式化處理。它能有如下值:
    • number:調用NumberFormat進行格式化
    • date:調用DateFormat進行格式化
    • time:調用DateFormat進行格式化
    • choice:調用ChoiceFormat進行格式化
  • FormatStyle非必須。設置FormatType使用的樣式。它能有如下值:
    • short、medium、long、full、integer、currency、percent、SubformPattern(如日期格式、數字格式#.##等)

說明:FormatType和FormatStyle只有在傳入值爲日期時間、數字、百分比等類型時纔有可能需要設置,使用得並不多。畢竟:我在外部格式化好後再放進去不香嗎?

@Test
public void test10() {
    MessageFormat messageFormat = new MessageFormat("Hello, my name is {0}. I’am {1,number,#.##} years old. Today is {2,date,yyyy-MM-dd HH:mm:ss}");
    // 亦可通過編程式 顯示指定某個位置要使用的格式化器
    // messageFormat.setFormatByArgumentIndex(1, new DecimalFormat("#.###"));

    System.out.println(messageFormat.format(new Object[]{"YourBatman", 24.123456, new Date()}));
}

運行程序,輸出:

Hello, my name is YourBatman. I’am 24.12 years old. Today is 2020-12-26 15:24:28

它既可以直接在模版裏指定格式化模式類型,也可以通過API方法set指定格式化器,當然你也可以再外部格式化好後再放進去,三種方式均可,任君選擇。

注意事項

下面基於此示例,對MessageFormat的使用注意事項作出幾點強調。

@Test
public void test11() {
    System.out.println(MessageFormat.format("{1} - {1}", new Object[]{1})); // {1} - {1}
    System.out.println(MessageFormat.format("{0} - {1}", new Object[]{1})); // 輸出:1 - {1}
    System.out.println(MessageFormat.format("{0} - {1}", new Object[]{1, 2, 3})); // 輸出:1 - 2

    System.out.println("---------------------------------");

    System.out.println(MessageFormat.format("'{0} - {1}", new Object[]{1, 2})); // 輸出:{0} - {1}
    System.out.println(MessageFormat.format("''{0} - {1}", new Object[]{1, 2})); // 輸出:'1 - 2
    System.out.println(MessageFormat.format("'{0}' - {1}", new Object[]{1, 2})); // {0} - 2
    // 若你數據庫值兩邊都需要''包起來,請你這麼寫
    System.out.println(MessageFormat.format("''{0}'' - {1}", new Object[]{1, 2})); // '1' - 2

    System.out.println("---------------------------------");
    System.out.println(MessageFormat.format("0} - {1}", new Object[]{1, 2})); // 0} - 2
    System.out.println(MessageFormat.format("{0 - {1}", new Object[]{1, 2})); // java.lang.IllegalArgumentException: Unmatched braces in the pattern.
}
  1. 參數模式的索引值必須從0開始,否則所有索引值無效
  2. 實際傳入的參數個數可以和索引個數不匹配,不報錯(能匹配上幾個算幾個)
  3. 兩個單引號''纔算作一個',若只寫一個將被忽略甚至影響整個表達式
    1. 謹慎使用單引號'
    2. 關注'的匹配關係
  4. {}只寫左邊報錯,只寫右邊正常輸出(注意參數的對應關係)

static方法的性能問題

我們知道MessageFormat提供有一個static靜態方法,非常方便的的使用:

public static String format(String pattern, Object ... arguments) {
    MessageFormat temp = new MessageFormat(pattern);
    return temp.format(arguments);
}

可以清晰看到,該靜態方法本質上還是構造了一個MessageFormat實例去做格式化的。因此:若你要多次(如高併發場景)格式化同一個模版(參數可不一樣)的話,那麼提前創建好一個全局的(非static) MessageFormat實例再執行格式化是最好的,而非一直調用其靜態方法。

說明:若你的系統非高併發場景,此性能損耗基本無需考慮哈,怎麼方便怎麼來。畢竟朝生夕死的對象對JVM來說沒啥壓力

和String.format選誰?

二者都能用於字符串拼接(格式化)上,撇開MessageFormat支持各種模式不說,我們只需要考慮它倆的性能上差異。

  • MeesageFormat:先分析(模版可提前分析,且可以只分析一次),再在指定位置上插入相應的值
    • 分析:遍歷字符串,維護一個{}數組並記錄位置
    • 填值
  • String.format:該靜態方法是採用運行時用正則表達式 匹配到佔位符,然後執行替換的
    • 正則表達式爲"%(\\d+\\$)?([-#+ 0,(\\<]*)?(\\d+)?(\\.\\d+)?([tT])?([a-zA-Z%])"
    • 根據正則匹配到佔位符列表和位置,然後填值

一說到正則表達式,我心裏就發觸,因爲它對性能是不友好的,所以孰優孰劣,高下立判。

說明:還是那句話,沒有絕對的誰好誰壞,如果你的系統對性能不敏感,那就是方便第一

經典使用場景

這個就很多啦,最常見的有:HTML拼接、SQL拼接、異常信息拼接等等。

比如下面這個SQL拼接:

StringBuilder sb =new StringBuilder();
sb.append("insert into user (");
sb.append("		name,");
sb.append("		accountId,");
sb.append("		zhName,");
sb.append("		enname,");
sb.append("		status");
sb.append(") values (");
sb.append("		''{0}'',");
sb.append("		{1},");
sb.append("		''{2}'',");
sb.append("		''{3}'',");
sb.append("		{4},");
sb.append(")");

Object[] args = {name, accountId, zhName, enname, status};

// 最終SQL
String sql = MessageFormat.format(sb.toString(), arr);

你看,多工整。

說明:如果值是字符串需要'包起來,那麼請使用兩邊各兩個包起來

✍總結

本文內容介紹了JDK原生的格式化器知識點,主要作用在這三個方面:

  • DateFormat:日期時間格式化
  • NumberFormat:數字格式化
  • MessageFormat:字符串格式化

Spring是直接面向使用者的框架產品,很顯然這些是不夠用的,並且JDK的格式化器在設計上存在一些弊端。比如經常被吐槽的:日期/時間類型格式化器SimpleDateFormat爲毛在java.text包裏,而它格式化的類型Date卻在java.util包內,這實爲不合適。

有了JDK格式化器作爲基礎,下篇我們就可以浩浩蕩蕩的走進Spring格式化器的大門了,看看它是如何優於JDK進行設計和抽象的。


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有些已完結,有些連載中。我是A哥(YourBatman),咱們下期見

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