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Java 字符串格式化

在Java编程中,格式化字符串是一项非常实用的技能,它允许我们以特定的格式输出文本内容。无论是创建报表、生成日志还是构建用户界面,字符串格式化都能帮助我们以一种结构化且易读的方式呈现数据。

什么是字符串格式化?

字符串格式化是指按照预定义的格式模板,将各种数据类型(如整数、浮点数、字符串等)填充到模板中的过程。Java提供了多种方式来格式化字符串,其中最常用的是printf方法和String.format方法,它们的语法灵感来源于C语言的printf函数。

基本语法

Java字符串格式化主要使用格式说明符(format specifiers),格式说明符以百分号%开头,后跟一个或多个字符,用于指定如何格式化相应的参数。

常用的格式化方法

1. String.format()

java
String formattedString = String.format(formatString, args...);

2. System.out.printf()

java
System.out.printf(formatString, args...);

3. Formatter类

java
StringBuilder sb = new StringBuilder();
Formatter formatter = new Formatter(sb);
formatter.format(formatString, args...);

常用格式说明符

下面是一些常用的格式说明符:

  • %s - 字符串
  • %d - 整数
  • %f - 浮点数
  • %c - 字符
  • %b - 布尔值
  • %% - 百分号本身
  • %n - 平台特定的行分隔符

基本示例

java
String name = "John";
int age = 25;
double height = 1.85;

String formatted = String.format("Name: %s, Age: %d, Height: %.2f meters", name, age, height);
System.out.println(formatted);

输出:

Name: John, Age: 25, Height: 1.85 meters

格式说明符详解

格式说明符的完整语法是:

%[argument_index$][flags][width][.precision]conversion

让我们逐个解释这些元素:

1. argument_index(参数索引)

指定要格式化的参数的位置。索引从1开始。

java
String formatted = String.format("%2$s %1$s", "World", "Hello");
System.out.println(formatted); // 输出: Hello World

2. flags(标志)

修改输出格式的标志。

  • -: 左对齐
  • +: 总是显示符号(+或-)
  • 0: 用零填充
  • ,: 使用本地化的千位分隔符
  • : 正数前加空格,负数前加负号
  • (: 将负数括在括号内
java
System.out.printf("'%-10s'\n", "Left");    // 左对齐:'Left      '
System.out.printf("'%+d'\n", 123); // 显示符号:'+123'
System.out.printf("'%05d'\n", 123); // 零填充:'00123'
System.out.printf("'%,d'\n", 1234567); // 千位分隔:'1,234,567'
System.out.printf("'% d'\n", 123); // 空格前缀:' 123'
System.out.printf("'%(d'\n", -123); // 括号负数:'(123)'

3. width(宽度)

指定输出的最小宽度。

java
System.out.printf("'%10s'\n", "Hello");  // 输出: '     Hello'

4. precision(精度)

  • 对于浮点数:指定小数点后的位数
  • 对于字符串:指定最大字符数
java
System.out.printf("'%.2f'\n", 3.14159);  // 输出: '3.14'
System.out.printf("'%.3s'\n", "Hello"); // 输出: 'Hel'

5. conversion(转换)

指定如何格式化参数。

java
System.out.printf("整数:%d\n", 123);
System.out.printf("十六进制:%x\n", 255);
System.out.printf("八进制:%o\n", 8);
System.out.printf("科学计数法:%e\n", 1234.5678);
System.out.printf("百分比:%.1f%%\n", 75.5);

日期和时间格式化

Java也支持格式化日期和时间:

java
import java.util.Date;

public class DateFormatExample {
public static void main(String[] args) {
Date now = new Date();

System.out.printf("当前日期和时间:%tc%n", now);
System.out.printf("日期:%tD%n", now);
System.out.printf("时间:%tT%n", now);
System.out.printf("年份:%tY%n", now);
System.out.printf("月份:%tB%n", now);
System.out.printf("星期:%tA%n", now);
}
}

输出示例:

当前日期和时间:周三 10月 19 15:30:45 CST 2023
日期:10/19/23
时间:15:30:45
年份:2023
月份:十月
星期:星期三
提示

从Java 8开始,推荐使用java.time包中的类和DateTimeFormatter来处理日期和时间格式化,它提供了更强大和灵活的API。

数字格式化

货币格式

java
double price = 1234.56;
System.out.printf("价格:$%,.2f%n", price); // 输出:价格:$1,234.56

百分比格式

java
double percentage = 0.7568;
System.out.printf("完成度:%.1f%%%n", percentage * 100); // 输出:完成度:75.7%

实际应用案例

案例1:生成报表

假设我们需要生成一个简单的销售报表:

java
public class SalesReport {
public static void main(String[] args) {
String[] products = {"苹果手机", "安卓手机", "平板电脑"};
int[] quantities = {120, 85, 50};
double[] prices = {6999.99, 4999.99, 3299.99};

// 打印表头
System.out.printf("%-15s %10s %15s %15s%n", "产品名称", "销售数量", "单价(¥)", "总金额(¥)");
System.out.println("--------------------------------------------------------");

double total = 0;
for (int i = 0; i < products.length; i++) {
double amount = quantities[i] * prices[i];
total += amount;
System.out.printf("%-15s %10d %,15.2f %,15.2f%n",
products[i], quantities[i], prices[i], amount);
}

System.out.println("--------------------------------------------------------");
System.out.printf("%-15s %10s %15s %,15.2f%n", "合计", "", "", total);
}
}

输出:

产品名称             销售数量            单价(¥)          总金额(¥)
--------------------------------------------------------
苹果手机 120 6,999.99 839,998.80
安卓手机 85 4,999.99 424,999.15
平板电脑 50 3,299.99 164,999.50
--------------------------------------------------------
合计 1,429,997.45

案例2:日志记录器

java
public class SimpleLogger {
public enum Level {INFO, WARNING, ERROR}

public static void log(Level level, String message, Object... args) {
Date now = new Date();
String formattedMessage = String.format(message, args);
String output = String.format("%tF %tT [%s] %s", now, now, level, formattedMessage);
System.out.println(output);
}

public static void main(String[] args) {
log(Level.INFO, "用户 %s 已登录", "Alice");
log(Level.WARNING, "检测到 %d 次登录失败尝试", 3);
log(Level.ERROR, "数据库连接失败:%s", "Timeout");
}
}

输出:

2023-10-19 15:45:20 [INFO] 用户 Alice 已登录
2023-10-19 15:45:20 [WARNING] 检测到 3 次登录失败尝试
2023-10-19 15:45:20 [ERROR] 数据库连接失败:Timeout

注意事项和最佳实践

  1. 参数匹配: 确保格式说明符的数量和类型与提供的参数匹配。
  2. 国际化: 使用java.util.Formatter的本地化特性处理不同语言环境。
  3. 性能考虑: 当需要重复使用同一格式模板时,考虑预编译格式化模板。
  4. 安全性: 处理用户输入时,避免直接将其作为格式字符串,以防止格式字符串攻击。
警告

如果格式说明符和提供的参数类型不匹配,将会抛出java.util.IllegalFormatConversionException异常。

总结

Java字符串格式化是一项强大的功能,掌握它可以帮助你:

  1. 以结构化且易读的方式呈现数据
  2. 控制数字的显示格式(小数位数、千位分隔符等)
  3. 轻松对齐文本输出
  4. 格式化日期和时间
  5. 创建专业的报表和日志

通过本文的学习,你应该已经掌握了Java字符串格式化的基础知识和常用技巧。随着编程经验的增长,你会发现字符串格式化在许多场景中都非常有用。

练习题

  1. 编写一个程序,格式化输出一个包含姓名、年龄和成绩的学生信息表。
  2. 创建一个简单的发票生成器,包括商品名称、数量、单价和总金额。
  3. 编写一个方法,将给定的秒数格式化为"小时:分钟:秒"的格式。
  4. 使用字符串格式化实现一个简单的进度条显示功能。

扩展资源

通过实践和探索这些资源,你将能够更加熟练地使用Java字符串格式化功能,使你的程序输出更加专业和易读。