Java：格式化输出操作

183°C 21-01-2025 notbyai
最近更新于：2025-01-21 23:03:48

Java 提供了多种格式化输出的方式，主要通过 String.format()、System.out.printf() 和 Formatter 类来实现。常见的格式化操作包括数字、日期、字符串等。

一、 格式化输出方法

1. 使用 String.format() 方法

String.format() 方法返回一个格式化后的字符串，而不直接打印输出。你可以将其存储到变量中或用于其他处理。

语法：

String.format(format, arguments);
  • format 是格式化字符串，包含格式说明符。
  • arguments 是要格式化的参数。

示例：

int age = 25;
String formattedString = String.format("My age is %d", age);
System.out.println(formattedString);  // 输出：My age is 25

2. 使用 System.out.printf() 方法

System.out.printf() 方法直接将格式化的输出打印到控制台，类似于 printf 函数在 C 语言中的功能。

语法：

System.out.printf(format, arguments);

示例：

int age = 25;
System.out.printf("My age is %d\n", age);  // 输出：My age is 25

3. 使用 Formatter 类

Formatter 类提供了更多的格式化功能，允许你创建格式化的输出流，并将其写入到 StringBuilder、PrintWriter 等对象中。

示例：

import java.util.Formatter; // 导入 java.util.Formatter 类，用于格式化字符串

public class FormatterExample { // 定义一个名为 FormatterExample 的类
    public static void main(String[] args) { // 主方法，程序的入口点
        Formatter formatter = new Formatter(); // 创建一个 Formatter 对象，用于格式化字符串
        formatter.format("My age is %d", 25); // 使用 format 方法格式化字符串
        // "My age is %d" 是格式化模板，%d 是占位符，表示一个整数
        // 25 是传递给占位符 %d 的实际值
        System.out.println(formatter); // 输出格式化后的字符串到控制台
        formatter.close(); // 关闭 Formatter 对象，释放资源
    }
}

代码分析：

  • Formatter 类：
    用于格式化字符串。它类似于 String.format() 方法，但提供了更灵活的格式化方式。
  • format 方法：
    接受一个格式化模板和一组参数。模板中的 %d 是一个占位符，表示一个整数。
  • System.out.println(formatter)：
    Formatter 对象在调用 toString() 方法时会返回其内部的格式化字符串。
  • formatter.close()：
    关闭 Formatter 对象，释放与之相关的资源。这是良好的编程习惯，尤其是在处理 I/O 资源时。

运行这段代码后，控制台会输出：

My age is 25

二、 常见的格式说明符：

1. 整数类型格式化说明符

  • %d: 十进制整数。
    • 用于格式化整数（例如：123）。
    • 示例：System.out.printf("%d\n", 123); 输出：123
  • %o: 八进制整数。
    • 用于输出整数的八进制表示。
    • 示例：System.out.printf("%o\n", 8); 输出：10
  • %x: 十六进制整数（小写字母）。
    • 用于输出整数的十六进制表示（小写字母）。
    • 示例：System.out.printf("%x\n", 255); 输出：ff
  • %X: 十六进制整数（大写字母）。
    • 用于输出整数的十六进制表示（大写字母）。
    • 示例：System.out.printf("%X\n", 255); 输出：FF
  • %c: 单个字符。
    • 用于格式化单个字符。
    • 示例：System.out.printf("%c\n", 'A'); 输出：A

2. 浮点类型格式化说明符

  • %f: 浮点数。
    • 默认输出浮点数，小数点后有六位。
    • 示例：System.out.printf("%f\n", 123.456); 输出：123.456000
  • %.nf: 浮点数（保留 n 位小数）。
    • 用于格式化浮点数并指定保留的小数位数。
    • 示例：System.out.printf("%.2f\n", 123.456); 输出：123.46
  • %e: 科学计数法（小写字母）。
    • 用于格式化浮点数为科学计数法表示（小写字母）。
    • 示例：System.out.printf("%e\n", 1234567.89); 输出：1.234568e+06
  • %E: 科学计数法（大写字母）。
    • 用于格式化浮点数为科学计数法表示（大写字母）。
    • 示例：System.out.printf("%E\n", 1234567.89); 输出：1.234568E+06
  • %g: 自动选择浮动或科学计数法（小写字母）。
    • 根据数字的大小自动选择浮动或科学计数法。
    • 示例：System.out.printf("%g\n", 1234567.89); 输出：1234567.89
  • %G: 自动选择浮动或科学计数法（大写字母）。
    • 根据数字的大小自动选择浮动或科学计数法（大写字母）。
    • 示例：System.out.printf("%G\n", 1234567.89); 输出：1234567.89

3. 字符串格式化说明符

  • %s: 字符串。
    • 用于格式化字符串。
    • 示例：System.out.printf("%s\n", "Hello, World!"); 输出：Hello, World!

4. 日期和时间格式化说明符

日期和时间的格式化说明符以 %t 开头，后跟日期/时间的特定类型。

  • %tY: 年份（四位数字）。
    • 示例：System.out.printf("%tY\n", new Date()); 输出：2025
  • %tm: 月份（数字表示，01 到 12）。
    • 示例：System.out.printf("%tm\n", new Date()); 输出：01
  • %td: 日期（数字表示，01 到 31）。
    • 示例：System.out.printf("%td\n", new Date()); 输出：21
  • %tB: 月份（完整的英文名称）。
    • 示例：System.out.printf("%tB\n", new Date()); 输出：January
  • %tD: 日期（MM/DD/YY 格式）。
    • 示例：System.out.printf("%tD\n", new Date()); 输出：01/21/25
  • %tH: 小时（24小时制，00 到 23）。
    • 示例：System.out.printf("%tH\n", new Date()); 输出：14
  • %tM: 分钟（00 到 59）。
    • 示例：System.out.printf("%tM\n", new Date()); 输出：30
  • %tS: 秒（00 到 59）。
    • 示例：System.out.printf("%tS\n", new Date()); 输出：45
  • %tT: 时间（HH:MM:SS 格式）。
    • 示例：System.out.printf("%tT\n", new Date()); 输出：14:30:45
  • %tF: 完整的日期（YYYY-MM-DD 格式）。
    • 示例：System.out.printf("%tF\n", new Date()); 输出：2025-01-21

5. 百分号格式化说明符

  • %%: 输出一个百分号。
    • 示例：System.out.printf("100%%\n"); 输出：100%

6. 其他格式化控制符

  • %n: 换行符（平台独立的换行符）。
    • 示例：System.out.printf("Hello%nWorld%n"); 输出：Hello（换行）World（换行）
  • %b: 布尔类型。
    • 示例：System.out.printf("%b\n", true); 输出：true

三、 常用的格式化选项：

1. 宽度（Width）

宽度选项用于控制输出数据的最小字符宽度。如果格式化的内容小于指定宽度，Java 会根据其他选项（如填充符）来填充剩余的空间。

语法：

%[width]specifier
  • width：指定最小的输出宽度。
  • specifier：格式化说明符（如 %d、%f、%s 等）。

示例：

System.out.printf("|%10d|\n", 123);   // 输出：|       123|
System.out.printf("|%-10d|\n", 123);  // 输出：|123       |
  • |%10d|：输出宽度为 10，如果数字少于 10 个字符宽度，前面会用空格填充。
  • |%-10d|：输出宽度为 10，左对齐，后面用空格填充。

2. 精度（Precision）

精度用于控制浮点数的小数位数以及字符串的最大长度。

2.1. 浮点数的精度：

对于浮点数，可以指定小数点后保留的位数。

语法：

%.[precision]f
  • precision：指定浮点数小数点后的位数。

示例：

System.out.printf("%.2f\n", 123.456);  // 输出：123.46
System.out.printf("%.3f\n", 123.456);  // 输出：123.456
  • %.2f：保留 2 位小数。
  • %.3f：保留 3 位小数。

2.2. 字符串的精度：

对于字符串，可以指定输出字符串的最大字符数。

示例：

System.out.printf("%.5s\n", "HelloWorld");  // 输出：Hello
  • %.5s：输出字符串的前 5 个字符。

3. 填充符（Padding Character）

填充符用于控制当数据不够宽度时，用指定的字符填充空白位置。默认情况下，Java 会使用空格填充，但我们可以指定其他字符（如 0）作为填充符。

语法：

%[fill_char][width]specifier
  • fill_char：填充字符。
  • width：最小输出宽度。
  • specifier：格式化说明符。

示例：

System.out.printf("|%010d|\n", 123);  // 输出：|0000000123|
System.out.printf("|%-10d|\n", 123);  // 输出：|123       |
  • |%010d|：指定宽度为 10，前面用 0 填充。
  • |%-10d|：指定宽度为 10，左对齐，后面用空格填充。

4. 对齐（Alignment）

默认情况下，数字和字符串都会右对齐。但可以通过指定符号来改变对齐方式。

  • -：左对齐。
  • 默认为右对齐。

示例：

System.out.printf("|%-10d|\n", 123);  // 输出：|123       | 左对齐
System.out.printf("|%10d|\n", 123);   // 输出：|       123| 右对齐（默认）
  • %-10d：左对齐，输出的宽度为 10。
  • %10d：右对齐，输出的宽度为 10。

5. 百分号（%%）

如果我们需要输出一个实际的百分号字符，可以使用 %%。

示例：

System.out.printf("The success rate is 100%%.\n");  // 输出：The success rate is 100%.

6. 日期和时间格式化（Date/Time Format）

日期和时间的格式化支持类似宽度、精度等选项。我们可以控制日期/时间输出的宽度和填充方式。

示例：

System.out.printf("%tY-%tm-%td\n", new Date());  // 输出：2025-01-21（日期格式：YYYY-MM-DD）

7. 宽度和精度的组合使用

我们可以组合使用宽度和精度来进一步控制输出格式。例如，控制浮点数的总宽度以及小数点后位数。

示例：

System.out.printf("|%10.2f|\n", 123.456);  // 输出：|    123.46|
  • |%10.2f|：总宽度为 10，其中小数点后保留 2 位。

8. 自动选择浮动或科学计数法（%g 和 %G）

  • %g：自动选择使用浮动（普通表示法）或科学计数法（小写字母）。
  • %G：自动选择使用浮动（普通表示法）或科学计数法（大写字母）。

示例：

System.out.printf("%g\n", 1234567.89);   // 输出：1234567.89
System.out.printf("%g\n", 0.000123456);  // 输出：1.23456e-04
System.out.printf("%G\n", 1234567.89);   // 输出：1234567.89
System.out.printf("%G\n", 0.000123456);  // 输出：1.23456E-04

9. 对齐与填充符结合

填充符与对齐选项结合使用时，可以非常精细地控制输出的格式，常用于表格输出等。

示例：

System.out.printf("|%0-10d|\n", 123);  // 输出：|123       | 左对齐并用0填充
//然而，0 和 - 是互斥的，因为 - 表示左对齐，而 0 表示用 0 填充空白部分。
//当它们同时出现时，0 的行为会被忽略，只有 - 生效。

System.out.printf("|%0+10d|\n", 123);  // 输出：|+0000123| 右对齐并用0填充，带符号

四、 格式化日期：

Java 中的日期格式化通常依赖于 java.text.SimpleDateFormat 类来实现，但如果使用 String.format() 或 System.out.printf()，日期格式化通过 t 系列的格式化说明符进行。

1. %t 系列格式化说明符

日期和时间的格式化说明符以 %t 开头，并跟随一个字母，表示不同的日期和时间部分。常用的日期格式化说明符如下（前文有详细描述）：

日期部分：

  • %tY：年份（四位数字，例如 2025）。
  • %tm：月份（两位数字，例如 01，12）。
  • %td：日期（两位数字，例如 01，31）。
  • %tB：完整的月份名称（例如 January，December）。
  • %tD：日期（MM/DD/YY 格式，例如 01/21/25）。

时间部分：

  • %tH：小时（24小时制，00 到 23）。
  • %tM：分钟（00 到 59）。
  • %tS：秒钟（00 到 59）。
  • %tI：小时（12小时制，01 到 12）。
  • %tp：AM/PM（上午/下午）。
  • %tT：时间（HH:MM:SS 格式，例如 14:30:45）。

完整的日期和时间格式：

  • %tF：完整日期（YYYY-MM-DD 格式，例如 2025-01-21）。
  • %tR：时间（HH:MM 格式，例如 14:30）。

2. 日期格式化示例

示例 1：格式化完整日期（YYYY-MM-DD）

import java.util.Date; // 导入 java.util.Date 类，用于表示日期和时间

public class DateFormatExample { // 定义一个名为 DateFormatExample 的类
    public static void main(String[] args) { // 主方法，程序的入口点
        Date date = new Date(); // 创建一个 Date 对象，表示当前日期和时间
        System.out.printf("Formatted date: %tF\n", date); // 输出：2025-01-21
        // 使用 printf 方法格式化日期
        // %tF 是一个格式化占位符，表示按照 ISO 8601 格式（yyyy-MM-dd）输出日期
        // date 是传递给占位符的实际日期对象
        // 输出结果为：Formatted date: 2025-01-21（假设当前日期是 2025 年 1 月 21 日）
    }
}
  • %tF 输出完整的日期，格式为 YYYY-MM-DD。

示例 2：格式化时间（HH:MM:SS）

import java.util.Date; // 导入 java.util.Date 类，用于表示当前日期和时间

public class DateFormatExample { // 定义一个名为 DateFormatExample 的类
    public static void main(String[] args) { // 主方法，程序的入口点
        Date date = new Date(); // 创建一个 Date 对象，表示当前日期和时间
        System.out.printf("Formatted time: %tT\n", date);  // 输出：14:30:45
        // 使用 printf 方法格式化时间
        // %tT 是一个格式化占位符，表示按照 24 小时制格式（HH:mm:ss）输出时间
        // date 是传递给占位符的实际日期对象
        // 输出结果为：Formatted time: 14:30:45（假设当前时间是 14:30:45）
    }
}
  • %tT 输出时间，格式为 HH:MM:SS。

示例 3：格式化为月份名称和日期（Month Day, Year）

import java.util.Date; // 导入 java.util.Date 类，用于表示日期和时间

public class DateFormatExample { // 定义一个名为 DateFormatExample 的类
    public static void main(String[] args) { // 主方法，程序的入口点
        Date date = new Date(); // 创建一个 Date 对象，表示当前日期和时间
        System.out.printf("Formatted date with month name: %tB %td, %tY\n", date, date, date); // 输出：January 21, 2025
        // 使用 printf 方法格式化日期，并在输出中包含月份名称
        // %tB：格式化为月份的完整名称（例如 January、February 等）
        // %td：格式化为日期的天数部分（例如 01 到 31）
        // %tY：格式化为四位年份（例如 2025）
        // date 是传递给占位符的实际日期对象，这里重复传递了三次 date，分别对应 %tB、%td 和 %tY
        // 输出结果为：Formatted date with month name: January 21, 2025（假设当前日期是 2025 年 1 月 21 日）
    }
}
  • %tB 输出完整的月份名称，%td 输出日期，%tY 输出年份。

示例 4：格式化为12小时制（AM/PM）

import java.util.Date; // 导入 java.util.Date 类，用于表示日期和时间

public class DateFormatExample { // 定义一个名为 DateFormatExample 的类
    public static void main(String[] args) { // 主方法，程序的入口点
        Date date = new Date(); // 创建一个 Date 对象，表示当前日期和时间
        System.out.printf("Formatted time in 12-hour format: %tI:%tM %tp\n", date, date, date); // 输出：02:30 PM
        // 使用 printf 方法格式化时间，以 12 小时制格式输出
        // %tI：格式化为 12 小时制的小时部分（01 到 12）
        // %tM：格式化为分钟部分（00 到 59）
        // %tp：格式化为 AM 或 PM
        // date 是传递给占位符的实际日期对象，这里重复传递了三次 date，分别对应 %tI、%tM 和 %tp
        // 输出结果为：Formatted time in 12-hour format: 02:30 PM（假设当前时间是 14:30）
    }
}
  • %tI 输出 12 小时制的小时数，%tM 输出分钟，%tp 输出 AM/PM。

3. 格式化日期和时间的组合

我们也可以将日期和时间格式化说明符组合在一起，以显示完整的日期和时间。

示例：日期和时间的完整格式（YYYY-MM-DD HH:MM:SS）

import java.util.Date;

public class DateFormatExample {
    public static void main(String[] args) {
        Date date = new Date();
        System.out.printf("Formatted date and time: %tF %tT\n", date, date);  // 输出：2025-01-21 14:30:45
    }
}
  • %tF 用于格式化日期部分（YYYY-MM-DD）。
  • %tT 用于格式化时间部分（HH:MM:SS）。

4. 控制输出宽度和填充

当然，和其他格式化类型一样，我们也可以控制日期和时间输出的宽度以及如何填充空白。通过指定宽度，可以保证输出符合要求的格式。

示例：控制日期宽度

import java.util.Date; // 导入 java.util.Date 类，用于表示日期和时间

public class DateFormatExample { // 定义一个名为 DateFormatExample 的类
    public static void main(String[] args) { // 主方法，程序的入口点
        Date date = new Date(); // 创建一个 Date 对象，表示当前日期和时间
        System.out.printf("|%20tF|\n", date);  // 使用 printf 方法格式化日期并输出
        // %tF：格式化日期为 ISO 8601 格式，即 yyyy-MM-dd（例如 2025-01-21）
        // 20：指定字段宽度为 20 个字符
        // 默认情况下，字符串会右对齐，因此左侧会填充空格以达到指定的宽度
        // 输出结果为：|         2025-01-21|（假设当前日期是 2025-01-21）
    }
}
  • %20tF 表示宽度为 20，并且不足部分将会填充空格。

示例：控制时间宽度和填充

import java.util.Date; // 导入 java.util.Date 类，用于表示日期和时间

public class DateFormatExample { // 定义一个名为 DateFormatExample 的类
    public static void main(String[] args) { // 主方法，程序的入口点
        Date date = new Date(); // 创建一个 Date 对象，表示当前日期和时间
        System.out.printf("|%10tT|\n", date);  // 使用 printf 方法格式化时间并输出
        // %tT：格式化时间为 24 小时制格式，即 HH:mm:ss（例如 14:30:45）
        // 10：指定字段宽度为 10 个字符
        // 默认情况下，字符串会右对齐，因此如果格式化后的时间字符串长度小于 10 个字符，
        // 左侧会填充空格以达到指定的宽度
        // 输出结果为：|14:30:45  |（假设当前时间是 14:30:45）
    }
}
  • %10tT 指定时间的宽度为 10，左侧填充空格。
  • 如果需要左对齐，可以在格式化占位符中添加 - 符号，例如：%-10tT。这样，空格会填充在右侧。

5. 日期格式化与 SimpleDateFormat 类结合使用

String.format() 和 System.out.printf() 适用于简单的日期格式化，但如果需要更复杂的格式化（例如自定义格式），可以使用 SimpleDateFormat 类。

示例：自定义日期格式化（使用 SimpleDateFormat）

import java.text.SimpleDateFormat; // 导入 SimpleDateFormat 类，用于自定义日期和时间的格式化
import java.util.Date; // 导入 Date 类，用于表示日期和时间

public class SimpleDateFormatExample { // 定义一个名为 SimpleDateFormatExample 的类
    public static void main(String[] args) { // 主方法，程序的入口点
        Date date = new Date(); // 创建一个 Date 对象，表示当前日期和时间
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd HH:mm:ss"); 
        // 创建一个 SimpleDateFormat 对象，用于自定义日期和时间的格式化
        // "yyyy/MM/dd HH:mm:ss" 是格式化模板：
        // yyyy：四位年份
        // MM：两位月份
        // dd：两位日期
        // HH：两位24小时制的小时
        // mm：两位分钟
        // ss：两位秒数
        String formattedDate = sdf.format(date); 
        // 使用 format 方法将 Date 对象格式化为指定的字符串格式
        System.out.println("Formatted date and time: " + formattedDate); 
        // 输出格式化后的日期和时间
        // 例如：Formatted date and time: 2025/01/21 14:30:45（假设当前时间是 2025 年 1 月 21 日 14:30:45）
    }
}
  • SimpleDateFormat 允许你创建一个自定义的日期格式，例如 "yyyy/MM/dd HH:mm:ss"。
  • SimpleDateFormat 是线程不安全的，因此在多线程环境中使用时需要特别注意。
  • 如果需要线程安全的日期格式化工具，可以使用 java.time.format.DateTimeFormatter（Java 8 及以上版本）。

总结

  • String.format() 返回格式化后的字符串。
  • System.out.printf() 直接输出格式化字符串到控制台。
  • Formatter 提供了更多的控制，可以用于自定义输出流。

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