Java 字符串填充（Pad String）：深入理解与高效应用

简介

在 Java 编程中，字符串填充（Pad String）是一项常见的操作，它允许我们调整字符串的长度，通过在字符串的开头、结尾或者两侧添加特定字符，使其达到我们期望的长度。这在格式化输出、数据对齐以及处理固定长度的字符串数据时非常有用。本文将详细介绍 Java 中字符串填充的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，帮助你在实际开发中更加熟练地运用这一技巧。

目录

1. 基础概念
2. 使用方法
   • String.format() 方法
   • StringUtils 类（来自 Apache Commons Lang 库）
   • Java 11 的 String 类新方法
3. 常见实践
   • 格式化输出
   • 数据对齐
   • 处理固定长度字符串
4. 最佳实践
   • 性能考量
   • 代码可读性
5. 小结
6. 参考资料

基础概念

字符串填充，简单来说，就是在原始字符串的基础上，通过添加指定字符（通常称为填充字符）来增加字符串的长度。填充操作可以在字符串的开头（左填充）、结尾（右填充）或者两侧（居中填充）进行。填充的目的通常是为了使字符串在特定场景下呈现出整齐、规范的格式，便于阅读和处理。

使用方法

String.format() 方法

String.format() 是 Java 中用于格式化字符串的常用方法，也可以用来实现字符串填充。以下是左填充和右填充的示例：

左填充

public class PadStringExample {
    public static void main(String[] args) {
        String original = "123";
        int targetLength = 5;
        char padChar = '0';

        // 左填充
        String leftPadded = String.format("%" + targetLength + "s", original).replace(' ', padChar);
        System.out.println(leftPadded); // 输出: 00123
    }
}

右填充

public class PadStringExample {
    public static void main(String[] args) {
        String original = "123";
        int targetLength = 5;
        char padChar = '0';

        // 右填充
        String rightPadded = String.format("%-" + targetLength + "s", original).replace(' ', padChar);
        System.out.println(rightPadded); // 输出: 12300
    }
}

StringUtils 类（来自 Apache Commons Lang 库）

Apache Commons Lang 库提供了 StringUtils 类，其中包含了丰富的字符串处理方法，包括字符串填充。首先，需要在项目中引入 Apache Commons Lang 库。

左填充

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

public class PadStringExample {
    public static void main(String[] args) {
        String original = "123";
        int targetLength = 5;
        char padChar = '0';

        // 左填充
        String leftPadded = StringUtils.leftPad(original, targetLength, padChar);
        System.out.println(leftPadded); // 输出: 00123
    }
}

右填充

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

public class PadStringExample {
    public static void main(String[] args) {
        String original = "123";
        int targetLength = 5;
        char padChar = '0';

        // 右填充
        String rightPadded = StringUtils.rightPad(original, targetLength, padChar);
        System.out.println(rightPadded); // 输出: 12300
    }
}

Java 11 的 String 类新方法

Java 11 为 String 类添加了 repeat()、strip()、stripLeading() 和 stripTrailing() 等方法，同时也可以利用这些方法实现字符串填充。

左填充

public class PadStringExample {
    public static void main(String[] args) {
        String original = "123";
        int targetLength = 5;
        char padChar = '0';

        // 左填充
        int paddingLength = targetLength - original.length();
        String padding = new String(new char[paddingLength]).replace('\0', padChar);
        String leftPadded = padding + original;
        System.out.println(leftPadded); // 输出: 00123
    }
}

右填充

public class PadStringExample {
    public static void main(String[] args) {
        String original = "123";
        int targetLength = 5;
        char padChar = '0';

        // 右填充
        int paddingLength = targetLength - original.length();
        String padding = new String(new char[paddingLength]).replace('\0', padChar);
        String rightPadded = original + padding;
        System.out.println(rightPadded); // 输出: 12300
    }
}

常见实践

格式化输出

在控制台输出表格数据时，字符串填充可以使数据对齐，提高可读性。

public class TableFormatExample {
    public static void main(String[] args) {
        String[] names = {"Alice", "Bob", "Charlie"};
        int[] ages = {25, 30, 35};

        System.out.println("Name      Age");
        System.out.println("----------------");
        for (int i = 0; i < names.length; i++) {
            String namePadded = String.format("%-10s", names[i]);
            String agePadded = String.format("%5d", ages[i]);
            System.out.println(namePadded + agePadded);
        }
    }
}

数据对齐

在处理文件或网络传输中的固定长度数据时，字符串填充可以确保数据的格式正确。

public class FixedLengthDataExample {
    public static void main(String[] args) {
        String id = "123";
        String name = "Alice";
        String fixedLengthId = StringUtils.leftPad(id, 5, '0');
        String fixedLengthName = StringUtils.rightPad(name, 10, ' ');
        String data = fixedLengthId + fixedLengthName;
        System.out.println(data); // 输出: 00123Alice     (长度为15)
    }
}

处理固定长度字符串

在数据库中存储固定长度字符串时，字符串填充可以保证数据的一致性。

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;

public class DatabaseExample {
    public static void main(String[] args) {
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        String username = "root";
        String password = "password";

        String id = "123";
        String name = "Alice";
        String fixedLengthId = StringUtils.leftPad(id, 5, '0');
        String fixedLengthName = StringUtils.rightPad(name, 10, ' ');

        try (Connection connection = DriverManager.getConnection(url, username, password)) {
            String sql = "INSERT INTO users (id, name) VALUES (?,?)";
            try (PreparedStatement statement = connection.prepareStatement(sql)) {
                statement.setString(1, fixedLengthId);
                statement.setString(2, fixedLengthName);
                statement.executeUpdate();
            } catch (SQLException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

最佳实践

性能考量

在性能敏感的场景中，尽量选择效率高的字符串填充方法。例如，StringUtils 类中的方法通常性能较好，因为它们经过了优化。避免在循环中频繁使用 String.format()，因为它会创建新的字符串对象，可能导致性能问题。

代码可读性

选择合适的方法来提高代码的可读性。如果项目中已经引入了 Apache Commons Lang 库，使用 StringUtils 类中的方法可以使代码更加简洁明了。如果项目对外部库依赖有限，使用 Java 自带的 String.format() 或 Java 11 的新方法也是不错的选择。

小结

字符串填充在 Java 编程中是一个非常实用的技巧，它可以帮助我们格式化输出、对齐数据以及处理固定长度的字符串。通过掌握不同的字符串填充方法，以及在常见实践和最佳实践中的应用，你可以在开发中更加高效地处理字符串相关的任务，提高代码的质量和可读性。

参考资料

• Oracle Java Documentation
• Apache Commons Lang Documentation