JavaSE(2)-Java的数据类型与变量

已于 2022-03-17 11:34:41 修改
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分类专栏： JavaSE 文章标签： java 数据结构 后端 开发语言
于 2022-03-17 10:24:25 首次发布
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本文详细介绍了Java中的基本数据类型，包括字面常量、整型、浮点型、字符型、布尔型及其分类和表示范围。同时，讲解了变量的概念、语法格式及不同类型间的转换规则，强调了类型提升的概念。此外，还探讨了字符串类型，展示了如何在String和int之间进行转换。最后，提到了数据类型的字节数和内存占用，以及在不同系统下的表现。

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目录

 

 1. 字面常量

定义

字面常量的分类

 2. 数据类型

种类

补充

什么是字节

3. 变量

3.1 变量概念

3.2 语法格式

3.3 整型变量

3.4 浮点型变量

 3.5 字符型变量

3.6 布尔型变量

3.7 类型转换

3.8 类型提升

4. 字符串类型

String类定义字符串类型

int 转成 String

String 转成 int

 1. 字面常量

定义

在上一节的HelloWorld程序中,System.Out.println("Hello World");这一语句，不论程序何时运行，输出的都是 Hello World，其实"Hello World"就是字面常量。

常量即程序运行期间，固定不变的量称为常量。
比如：一个礼拜七天，一年12个月，π=3.14159等。
其中：100、3.14、‘A’、true/false都是常量，将其称为字面常量。

字面常量的分类

  • 字符串常量：由""括起来的，比如“12345”、“hello”、“你好”。
  • 整形常量：程序中直接写的数字(注意没有小数点)，比如：100、1000
  • 浮点数常量：程序中直接写的小数，比如：3.14、0.49
  • 字符常量：由单引号括起来的单个字符，比如：‘A’、‘1’
  • 布尔常量：只有两种true和false
  • 空常量：null

 2. 数据类型

种类

在Java中数据类型主要分为两类：基本数据类型和引用数据类型。
引用数据类型：数组，字符串，类，接口，枚举，String...等
基本数据类型有四类八种：
四类：整形，浮点型，字符型，布尔型
八种：

补充

  • 不论是在16位系统还是32位系统，int都占用4个字节，long都占8个字节
  • 整形和浮点型都是带有符号的
  • 整型默认为int型，浮点型默认为double
  • 字符串属于引用类型，该中类型后序介绍。

什么是字节

计算机中最小的数据单位是bit，但表示存储容量最基本的单位是字节Byte。
计算机使用二进制表示数据。我们认为 8 个二进制位(bit) 为一个字节(Byte)。
我们平时的计算机为 8GB 内存 ， 意思是 8G 个字节。
其中 1KB = 1024 Byte, 1MB = 1024 KB, 1GB = 1024 MB.
所以 8GB 相当于 80 多亿个字节

3. 变量

3.1 变量概念

对于经常改变的内容（比如身高，年龄，体重，数学函数），在Java程序中，称为变量。而数据类型就是用来定义不同种类变量的。

3.2 语法格式

定义变量的语法格式为：
数据类型 变量名 = 初始值; 
int a = 10; // 定义整形变量a，a是变量名也称为标识符，该变量中放置的值为10
double d = 3.14;
char c = 'A';
boolean b = true;
a = 100; //因为a是变量，所以a中的值是可以修改的
//= 在java中表示赋值，而不是数学意义的等于。即将右操作数100赋值给左操作数a
int a1 = 10, a2 = 20, a3 = 30;//在一行可以定义多个相同类型的变量

3.3 整型变量

3.3.1 整型变量int 
//方式一：在定义时给出初始值
int a = 10; 
System.Out.println(a);
//方式二：在定义时没有给初始值，局部变量里面存的就是随机值。使用前必须设置初值
int b; 
b = 10;
System.Out.println(b);
//使用方式二定义后，在使用前如果没有赋值，则编译期间会报错
int c;
System.Out.println(c);
// int型变量所能表示的范围： 
System.Out.println(Integer.MIN_VALUE); 
System.Out.println(Integer.MAX_VALUE);
//在定义int型变量时，所赋值不能超过int的范围
int d = 12345678901234; //编译时报错，初值超过了int的范围
  • int不论在何种系统下都是4个字节
  • 推荐使用方式一定义，如果没有合适的初始值，可以初始化为0
  • 在给变量设置初始值时，值不能超过int的表示范围，否则会导致溢出
  • 局部变量在使用之前必须要赋初值，否则编译报错
  • int的包装类型为 Integer(后续会介绍包装类型)
3.3.2 长整型变量long 
long c = 10L; //为了区分int和long类型，一般建议：long类型变量的初始值之后加L或者l。我们 一般使用大写L，因为小写l与1不好区分
//求long类型的大小范围代码如下
System.Out.println(Long.MIN_VALUE); 
System.Out.println(Long.MAX_VALUE);
  • 长整型变量的初始值后加L或者l，推荐加L
  • 长整型不论在哪个系统下都占8个字节
  • 长整型的表示范围为：-2^31 ~ 2^31-1
  •  long的包装类型为Long
3.3.3 短整型变量 
// short型变量所能表示的范围： 
System.Out.println(Short.MIN_VALUE);
System.Out.println(Short.MAX_VALUE);
  • short在任何系统下都占2个字节
  • short的表示范围为：-32768 ~ 32767
  • 使用时注意不要超过范围
  • short的包装类型为Short
3.3.4 字节型变量 
// byte型变量所能表示的范围：
System.Out.println(Byte.MIN_VALUE); 
System.Out.println(Byte.MAX_VALUE);
  • byte在任何系统下都占1个字节
  • byte的范围是：-128 ~ 127
  • 字节的包装类型为Byte
之所以给出四种不同的类型，是为了对不同大小的数据进行处理，选择合适的存储类型可以节省内存。

3.4 浮点型变量

3.4.1 双精度浮点型
示例一： 
int a = 1; 
int b = 2; 
System.out.println(a / b); //会输出 0.5 吗？

运行结果为0，为什么？

在 Java 中, int 除以 int 的值仍然是 int(会直接舍弃小数部分)。
如果想得到 0.5,则需要使用 double 类型计算。 
double a = 1.0;
double b = 2.0; 
System.out.println(a/b);

这样就能输出0.5了

示例2 
double num = 1.1; 
System.out.println(num * num);

我们的预期输出结果为1.21，但代码实际运行结果确是 1.2100000000000002

是因为浮点数在运算的过程中必然会存在精度误差。
  • double在任何系统下都占8个字节
  • 浮点数与整数在内存中的存储方式不同，不能单纯使用2^n的形式来计算
  • double的包装类型为Double
  • double 类型的内存布局遵守 IEEE 754 标准(和C语言一样), 使用有限的内存空间表示可能无限的小数, 势必会存在一定的精度误差，因此浮点数是个近似值，并不是精确值。
3.4.2 单精度浮点型 
float num = 1.0f; //因为小数默认是双精度浮点型，所以在后面加个F或者f可以让数据变为单精度浮点型
  • float 类型在 Java 中占四个字节
  • float类型同样遵守 IEEE 754 标准.，但由于表示的数据精度范围较小, 一般在工程上用到浮点数都优先考虑 double, 不太推荐使用 float
  • float 的包装类型为 Float 。 

 3.5 字符型变量

char c1 = 'A'; // 大写字母
char c2 = '1'; // 这是数字字符而非整形数字
char c3 = '帅';
// 注意：java中的字符可以存放整形
  • Java中使用 单引号 + 单个字母 的形式表示字符字面值
  • 计算机中的字符本质上是一个整数. 在 C 语言中使用 ASCII 表示字符, 而 Java 中使用 Unicode 表示字符. 因此一个字符占用两个字节, 表示的字符种类更多, 包括中文
  • 在源码有中文字符的时候，执行 javac 的时候可能出现乱码错误：未结束的字符文字。此时我们在执行 javac 时加上 -encoding UTF-8 即可。
javac -encoding UTF-8 类名.java
  • char的包装类型为Character

3.6 布尔型变量

  • 布尔类型常用来表示真假，boolean 类型的变量只有两种取值, true 表示真, false 表示假
  • Java 的 boolean 类型和 int 不能相互转换 , 不存在 1 表示 true, 0 表示 false 这样的用法 
boolean value = true;
System.out.println(value + 1);
代码编译会出现如下错误
Test.java:4: 错误: 二元运算符 '+' 的操作数类型错误
第一个类型: boolean
第二个类型: int
因为类型不兼容
  • Java虚拟机规范中，并没有明确规定boolean占几个字节，也没有专门用来处理boolean的字节码指令，但在 Oracle公司的虚拟机实现中，boolean占1个字节。选择题中，boolean为1bit或1字节都可以视为正确。
  • boolean的包装类型为Boolean。

3.7 类型转换

Java 作为一种强类型编程语言, 当不同类型之间的变量相互赋值的时候, 会有较为严格的校验。 在Java中，当参与运算数据类型不一致时，就会进行类型转换。
Java中类型转换主要分为两类：自动类型转换(隐式) 和强制类型转换(显式)。
3.7.1 自动类型转换(隐式)
  自动类型转换：代码不需要经过任何处理，在代码编译时，编译器会自动进行处理。
特点：数据范围小类型的转为数据范围大的类型时会自动进行转换  
System.Out.println(1024); //整型默认情况下是int
System.Out.println(3.14); //浮点型默认情况下是double
int a = 100;
long b = 10L;
b = a; // a和b都是整形，a的范围小，b的范围大，当将a赋值给b时，编译器会先自动将a提升为long类型，然后再赋值
a = b; // 编译报错，因为long的范围比int范围大，会有数据丢失，不安全
———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
float f = 3.14F;
double d = 5.12;
d = f; // 编译器会将f转换为double，然后进行赋值
f = d; // 编译报错double表示数据范围大，直接将float交给double会有数据丢失，不安全
———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
byte b1 = 100; // 编译通过，100没有超过byte的范围，编译器隐式将100转换为byte
byte b2 = 257; // 编译失败，257超过了byte的数据范围，有数据丢失
3.7.2 强制类型转换(显式)
强制类型转换：当进行操作时，代码需要经过一定的格式处理，不能自动完成。
特点：数据范围大的类型强制转为数据范围小的类型。 
int a = 10;
long b = 100L;
b = a; // int-->long，数据范围由小到大，隐式转换
a = (int)b; // long-->int, 数据范围由大到小，需要强转，否则编译失败
———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
float f = 3.14F;
double d = 5.12;
d = f; // float-->double，数据范围由小到大，隐式转换
f = (float)d; // double-->float, 数据范围由大到小，需要强转，否则编译失败
———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
a = d; // 报错，类型不兼容
a = (int)d; // double比int表示的数据范围大，需要强转，小数点之后全部丢弃
byte b1 = 100; // 100默认为int，没有超过byte范围，隐式转换
byte b2 = (byte)257; // 257默认为int，超过byte范围，需要显示转换，否则报错
boolean flag = true;
a = flag; // 编译失败：类型不兼容
flag = a; // 编译失败：类型不兼容
  • 不同类型的变量之间赋值, 范围更小的类型能隐式转换成范围较大的类型
  • 如果需要把范围大的类型赋值给范围小的, 则需要强制类型转换, 但是可能造成精度丢失
  • 将一个字面值常量进行赋值的时候, Java会自动对数字范围进行检查
  • 强制类型转换不一定能成功，不相干的类型不能互相转换
  • 布尔类型不能转换成任何类型

3.8 类型提升

不同类型的数据之间相互运算时，数据类型小的会被提升到数据类型大的。
1. int与long之间：int会被提升为long 
int a = 10;
long b = 20;
int c = a + b; // 编译出错: a + b==>int + long--> long + long  long类型赋值给int时会丢失数据
long d = a + b;// 编译成功：a + b==>int + long--> long + long  long赋值给long

 2. byte与byte的运算

byte a = 10;
byte b = 20;
byte c = a + b;
System.out.println(c);
//编译报错
Test.java:5: 错误: 不兼容的类型: 从int转换到byte可能会有损失
byte c = a + b;
           ^
byte 和 byte 都是相同类型, 但是出现编译报错。
原因是, 虽然 a 和 b 都是 byte， 但是计算 a + b 会先将 a 和 b 都提升成 int，再进行计算，得到的结果也是 int，这是赋给 c，就会出现上述错误
由于计算机的 CPU 通常是按照 4 个字节为单位从内存中读写数据，为了硬件上实现方便, 诸如 byte 和 short 这种低于4个字节的类型, 会先提升成 int, 再参与计算.
正确的写法: 
byte a = 10; 
byte b = 20; 
byte c = (byte)(a + b); 
System.out.println(c);
总结：
  • 不同类型的数据混合运算，范围小的会提升成范围大的
  • 对于 short, byte 这种比 4 个字节小的类型, 会先提升成 4 个字节的 int , 再运算

4. 字符串类型

String类定义字符串类型

public static void main(String[] args) {
String s1 = "hello";
String s2 = " world";
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
System.out.println(s1+s2); //s1+s2表示：将s1和s2进行拼接
}

在有些情况下，需要将字符串和整形数字之间进行转换：

int 转成 String 

int num = 10;
// 方法1：拼接字符串
String str1 = num + "";
// 方法2：使用String包装类
String str2 = String.valueOf(num);

String 转成 int

String str = "100"; 
int num = Integer.parseInt(str);//此时的100转为了整形

 本章完，愿你有所收获。如果再也不能见到你，也祝你早安午安，还有晚安。

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