概述

Java 标准库提供了 String.toUpperCase() 方法，它允许我们将字符串中的所有字母转换为大写。

在本文中，我们将学习如何将给定字符串的第一个字符仅转换为大写。

问题介绍

一个例子可以快速解释这个问题。 假设我们有一个字符串：

String input = "baby, I love you";

对于这个字符串，我们的预期结果是：

String result = "Baby, I love you";

如我们所见，我们只希望将第一个字符“b”更改为“B”。 但是，不应修改其余字符。当然，如果输入字符串为空，结果也应该是一个空字符串：

String input = "";
String result = "";

接下来，我们将介绍该问题的几种解决方案。 为简单起见，我们将使用单元测试断言来验证这几种解决方案是否能得到预期记过。

使用 substring() 方法

解决问题的第一个想法是将输入字符串拆分为两个子字符串。 例如，我们可以将 input 字符串拆分为“b”和“aby,I love you”。 换句话说，第一个子字符串只包含第一个字符，而另一个子字符串包含字符串的其余字符。

然后，我们可以对第一个子字符串应用 toUpperCase() 方法并连接第二个子字符串来解决问题。

Java 的 String 类的 substring() 方法可以帮助我们获取两个子字符串：

• input.substring(0, 1) – 截取包含第一个字符的子字符串
• input.substring(1) – 截取包含其余字符的子字符串

接下来，编写一个测试方法，看看该方案是否有效：

@Test
void testSubString(){
    String input = "baby, I love you";
    String result = "Baby, I love you";
    String output = input.substring(0, 1).toUpperCase() + input.substring(1);
    assertEquals(output, result);
}

运行测试，结果显示绿条通过:

但是，如果我们的输入是一个空字符串，这种方法会引发 IndexOutOfBoundsException。 这是因为当我们调用 input.substring(1) 时，结束索引 (1) 大于空字符串的长度 (0)：

@Test
void testSubStringWithEmptString(){
    String EMPTY_INPUT = "";
    assertThrows(IndexOutOfBoundsException.class, () -> EMPTY_INPUT.substring(1));
}

此外，我们需要注意，如果输入字符串为NULL，这种方法将抛出 NullPointerException。

因此，在截取子字符串方法之前，我们需要检查并确保输入字符串不为NULL或字符串。

使用 Matcher.replaceAll() 方法

解决这个问题的另一个想法是使用正则表达式（“^.”）匹配第一个字符并将匹配的组转换为大写。

在 Java 9 之前这不是一件容易的事。这是因为 Matcher 的替换方法，例如 replaceAll() 和 replaceFirst()，不支持 Function 对象或 lambda 表达式替换器。 但是，这在 Java 9 中对此做了支持。

从 Java 9 开始，Matcher 的替换方法支持 Function 对象作为替换器。 也就是说，我们可以使用一个函数来处理匹配的字符序列并完成替换。 当然，要解决我们的问题，我们只需要在匹配的字符上调用 toUpperCase() 方法即可：

@Test
void testMathcher(){
    String input = "baby, I love you";
    String result = "Baby, I love you";
    String output = Pattern.compile("^.").matcher(input).replaceFirst(m -> m.group().toUpperCase());
    assertEquals(result, output);
}

执行单元测试，绿条通过：

如果正则表达式不匹配，则不会发生替换。 因此，此方案也适用于空输入字符串：

@Test
void testMathcherWithEmptyString(){
    String input = "";
    String result = "";
    String output = Pattern.compile("^.").matcher(input).replaceFirst(m -> m.group().toUpperCase());
    assertEquals(result, output);
}

另外，如果输入字符串为null，也会抛出 NullPointerException。 所以，在我们使用它之前，我们仍然需要做一个null检查。

使用 Apache Commons Lang 3 中的 StringUtils

Apache Commons Lang3 是一个很流行的库。 它提供了许多方便又实用的类并扩展了标准 Java 库的功能。

其中里面的StringUtils 类提供了 capitalize() 方法，直接解决了我们的问题。

要使用该库，我们首先在pom.xml添加 Maven 依赖：

<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-lang3</artifactId>
    <version>3.12.0</version>
</dependency>

然后，跟之前一样，创建一个测试方法：

@Test
void testStringUtils(){
    String input = "baby, I love you";
    String result = "Baby, I love you";
    String output = StringUtils.capitalize(input);
    assertEquals(result, output);
}

跑下测试方法，绿条通过。 如我们所见，我们只是调用 StringUtils.capitalize(input)， 然后里面自动帮我们做了功能实现

值得一提的是，StringUtils.capitalize() 方法是 null 安全的，并且也适用于字符串：

@Test
void testStringUtilsWithNull(){
    String emptyOutput = StringUtils.capitalize("");
    assertEquals("", emptyOutput);
    String nullOutput = StringUtils.capitalize(null);
    assertNull(nullOutput);
}

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