5.2.2 字符串的格式化
字符串变量的4种赋值方式对于简单的赋值来说完全够用了，即便是两个字符串拼接，也只需通过加号把两个目标串连起来即可。但对于复杂的赋值来说就麻烦了，假设现在需要拼接一个很长的字符串，字符串内部包含各种类型的变量，有整型、双精度型、布尔型、字符型，中间还夹杂着一些起黏合作用的子串，如此一来只能使劲地填写加号，把各种变量努力加上去，就像有时打印日志调用System.out.println一样，加号多到让你眼花缭乱。
为了不让加号如此横行霸道，String类型从Java 5开始额外提供了format方法用来格式化这些准备填入字符串的各种变量。具体地说，是在一个模板字符串中填写类似“%s”“%d”“%f”这样的记号先占几个位置，然后给format方法的输入参数分别指定对应位置的变量名称，表示这些变量值依次替换模板中的“%s”“%d”“%f”等记号。以上模板串用到的占位记号也叫作格式转换符，详细说明见表5-1。
表5-1 字符串模板的格式转换符
下面是利用format方法格式化单个变量值与多个变量值的代码例子（完整代码见本章源码的src\com\string\string\StrFormat.java）：
// 往字符串中填入另一个字符串
String fromString=String.format("格式化子串的字符串：%s", "Hello");
System.out.println("fromString="+fromString);
// 往字符串中填入字符
String fromChar=String.format("格式化字符的字符串：%c", 'A');
System.out.println("fromChar="+fromChar);
// 往字符串中填入布尔值
String fromBoolean=String.format("格式化布尔值的字符串：%b", false);
System.out.println("fromBoolean="+fromBoolean);
// 往字符串中填入十进制整数
String fromInt=String.format("格式化整型数的字符串：%d", 255);
System.out.println("fromInt="+fromInt);
// 往字符串中填入十六进制数
String fromOct=String.format("格式化十六进制数的字符串：%o", 255);
System.out.println("fromOct="+fromOct);
// 往字符串中填入八进制数
String fromHex=String.format("格式化八进制数的字符串：%x", 255);
System.out.println("fromHex="+fromHex);
// 往字符串中填入浮点数
String fromFloat=String.format("格式化浮点数的字符串：%f", 3.14);
System.out.println("fromFloat="+fromFloat);
// 格式化字符串的时候，同时填充多个变量
String manyVariable=String.format("以下字符串包括多个变量值：%s，%c，%b，%d，
%o，%x，%f", "Hello", 'A', false, 255, 255, 255, 3.14);
System.out.println("manyVariable="+manyVariable);
观察上面的代码，可见大部分的基本类型都支持格式化，除了双精度类型外。如果双精度数的精度刚好在浮点数范围之内，能够借助标记%f来格式化，如果双精度数超过了浮点数的精度，还能使用%f格式化吗？接下来通过以下测试代码看看3.1415926这个双精度数会被%f格式化成什么样子：
// 注意，若是通过%f格式化双精度数，则会强制转换成浮点数
String fromDouble=String.format("双精度数格式化后丢失精度的字符串：%f", 3.1415926);
System.out.println("fromDouble="+fromDouble);
运行以上的测试代码，打印的日志结果如下：
fromDouble=双精度数格式化后丢失精度的字符串：3.141593
可见使用%f格式化双精度数时，超出范围的小数部分被强行四舍五入了，因而%f并不适合用于直接格式化双精度数。若想让双精度数在格式化时不损失精度，需要事先指定小数点后面保留的位数，比如%.8f表示格式化时保留8位小数部分，f前面的数字越大代表保留的位数越多，双精度数的数值精度就越高。利用%.8f改写之前的双精度数格式化代码，改写后的演示代码如下：
// 格式化双精度数时，需要指定小数点后面保留的位数
String fromDecimal=String.format("格式化双精度数的字符串：%.8f", 3.1415926);
System.out.println("fromDecimal="+fromDecimal);
运行以上的演示代码，程序运行结果如下：
fromDecimal=格式化双精度数的字符串：3.14159260
从日志信息可见，此时双精度数的小数部分得以完整地保存下来。
所谓格式化，不单单是按照标记填写具体数值，还要求字符串格式整齐划一。譬如统计世界各国人口，列表中的各国人口数值应当右对齐，这样谁多谁少方能一目了然。既然要求支持对齐，那么得先明确该列数字的最大位数，之后才能在位数范围内选择左对齐还是右对齐。整数部分最大位数的标记方式与小数部分的保留位数类似，唯一的区别是整数位数的标记不加点号，而小数位数的标记要加点号，例如%8d表示待格式化的整数将占据8个字符空间，并且默认右对齐、左补空格。倘若要求左对齐，则格式化标记需添加横线符号，像%-8d表示待格式化的整数在8位空间内左对齐，并且右补空格。有时候数字代表一串编码，即使未达到最大位数也得在左边补0，此时格式化标记要在位数前面补充0，代表空出来的位置填0而不是填空格，如标记%08d表示待格式化的整数要求右对齐、左补0。
下面是各种格式化整数位数的代码例子：
// 对整数分配固定长度，该整数默认右对齐、左补空格
String fromLenth=String.format("格式化固定长度（默认右对齐）的整数字符串：(%8d)", 255);
System.out.println("fromLenth="+fromLenth);
// 对整数分配固定长度，且该整数左对齐、右补空格
String fromLeft=String.format("格式化固定长度且左对齐的整数字符串：(%-8d)", 255);
System.out.println("fromLeft="+fromLeft);
// 对整数分配固定长度，该整数默认右对齐、左补0
String fromZero=String.format("格式化固定长度且左补0的整数字符串：(%08d)", 255);
System.out.println("fromZero="+fromZero);
运行上述的格式化代码，得到以下日志打印结果：
fromLenth=格式化固定长度（默认右对齐）的整数字符串：( 255) fromLeft=格式化固定长度且左对齐的整数字符串：(255 ) fromZero=格式化固定长度且左补0的整数字符串：(00000255)
由此可见，格式化后的数字既实现了右对齐，又实现了左对齐，还支持在空位补0。
一旦格式化用得多了，便会出现某个变量需要多次填入的情况，比如“重要的事情说3遍”，后面的句子就得输入3次，像以下代码一样，“别迟到”3个字反复写了3次：
// 字符串格式化的时候，可能出现某个变量被多次填入的情况
String fromRepeat1=String.format("重要的事情说3遍：%s，%s，%s", "别迟到", "别迟到", "别迟到");
System.out.println("fromRepeat1="+fromRepeat1);
这种做法无疑非常拖沓，不但写起来费劲，看起来也费神。为此格式化又设计了形如“%n$s”的标记，其中n表示当前标记取的是第几个参数值，尾巴的s就是普通的格式化标记，中间的美元符号$把两者隔开。例如，标记%1$s表示当前要取第一个参数，且该参数类型为字符串，于是前述的“重要的事情说3遍”即可简化为以下代码：
// 重复填入某个变量值，可利用“%数字$”的形式，其中“数字$”表示这里取后面的第几个变量值
String fromRepeat2=String.format("重要的事情说三遍：%1$s，%1$s，%1$s", "别迟到");
System.out.println("fromRepeat2="+fromRepeat2);
现在有一个比较常见的业务要求，金额数字通常都要保留小数点后面两位，像余额宝的每日收益就精确到小数点后两位的单位“分”。此时采取标记%.2f即可实现要求，但是余额宝内部对账可不能仅仅保留两位小数，一般至少保留小数点后3位的单位“厘”，那么对账用的格式化标记就变成了%.3f。这样有的场合要求更高精度，有的场合对精度的要求不高，意味着标记%.nf中间的n值是随时变化着的。若要处理变化的输入数值，则必须通过方法实现相关功能，也就是需要设计一个新方法，该方法的输入参数包括待格式化的数字和需要保留的小数位数，方法的返回值为截取指定小数位的字符串。
对于双精度数字来说，此时要先根据小数位数构建一个形如%.nf的格式化标记串，再依据该标记格式化最终的数值字符串。由于百分号“%”是格式化的保留字符，因此要用两个百分号“%%”来表达一个百分符号“%”，于是双精度数的小数位数格式化代码如下：
// 对双精度类型的变量截取小数位，多余部分的数字默认四舍五入
public static String formatWithDouble(double value, int digit) {
// 先根据小数位数构建格式化标记串。两个百分号“%%”可转义为一个百分符号“%”
String format=String.format("%%.%df", digit);
// 再依据该标记将具体数字格式化为字符串
String result=String.format(format, value);
return result;
}
对于大小数类型而言，BigDecimal提供了专门的setScale方法，该方法不但允许指定截取的小数位，还支持设置特定的舍入规则，当然通常情况下使用RoundingMode.HALF_UP代表四舍五入即可。下面便是截取大小数的例子：
// 对大小数类型的变量截取小数位，可指定多余部分数字的舍入规则
public static String formatWithBigDecimal(BigDecimal value, int digit) {
// 大小数类型的setScale方法需要指定明确的舍入规则，其中HALF_UP表示四舍五入
BigDecimal result=value.setScale(digit, RoundingMode.HALF_UP);
return result.toString();
}
接下来，外部分别调用上面的双精度数格式化方法formatWithDouble和大小数格式化方法formatWithBigDecimal，具体的测试调用代码如下：
double normalDecimal=19.895;
// 保留双精度数的小数点后面两位
String normalResult=formatWithDouble(normalDecimal, 2);
System.out.println("normalResult="+normalResult);
BigDecimal bigDecimal=new BigDecimal("123456789012345678.901");
// 保留大小数的小数点后面两位
String bigResult=formatWithBigDecimal(bigDecimal, 2);
System.out.println("bigResult="+bigResult);
运行上述的精度格式化代码，输出以下的日志打印信息：
normalResult=19.90 bigResult=123456789012345678.90
可见无论是双精度格式化，还是大小数格式化，都实现了四舍五入保留两位小数的目标。