Data Type and Type Checking

Data Type and Type Checking

Java中的数据类型

• 基本数据类型，小写：byte short int long float double char boolean
• 对象数据类型，开头字母大写：String BigInteger
• Java中以上两种类型的区别：

Primitives	Object reference types
只有值，没有ID	既有ID，也有值
不可变	有些可变，有些不可变
在栈中分配内存	在堆中分配内存
代价低	代价昂贵

• 包装类型
  • 将基本类型包装为对象类型
  • Boolean, Integer, Short, Long, Character, Float, Double
  • 通常是在定义集合类型的时候使用它们，一般情况下，尽量避免使用
  • Language does autoboxing and auto-unboxing
• java不支持运算符重载，只是在两个引用+时调用toString()

静态/动态类型检查

// 没有错误
int a = 2; // a = 2
double a = 2; // a = 2.0 (Implicit)
int a = (int) 18.7; // a = 18
double a = (double)2/3; // a = 0.6666…
double x = 0;
double y = x/x; //NaN
double z = 2/x; //Infinity

// 静态检查
int a = 18.7; // ERROR
String a = 1; // ERROR
double a = 2/3; // a = 0.0 
String aString = (String)5; // ERROR Cannot cast from int to String
// java 向上自动类型转换，向下需要强制转换，否则编译后会报错

// 动态检查
double a = 0/0;//Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
int x = 0/0;   //Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero

• Java is a statically-typed language. 静态类型语言
  • 在编译阶段进行类型检查，所有变量的类型在编译阶段被得知（程序运行之前），并且可以推断表达式的类型，e.g.如果a、b是int类型的,那么编译器a+b推断a+b也是int类型的
  • The Eclipse environment does this while you’re writing the code, in fact,
    so you find out about many errors while you’re still typing.
• Python is a dynamically-typed language
  • this kind of checking is deferred until runtime (while the program is running).
  • 在运行阶段进行类型检查
• better: 静态类型检查 > 动态 > 无检查
• 静态类型检查的范围: 语法,名字,参数,返回值
  • Syntax errors 语法错误,(多余的标点符号)
  • Wrong names 类名/函数名错误, like Math.sine(2) . (The right name is sin)
  • Wrong number of arguments 参数数目错误 like Math.sin(30, 20)
  • Wrong argument types 参数类型错误 like Math.sin(“30”)
  • Wrong return types 返回值类型错误 like return “30”; from a function that’s declared to return an int .
  • 局部变量可能没有初始化
  • 局部变量作用错误
• 动态类型检查的范围:
  • Illegal argument values 非法的参数值. For example, the integer expression x/y is only erroneous when y is actually zero; otherwise it works. So in this expression, divide-by-zero is not a static error, but a dynamic error.
  • Unrepresentable return values 非法的返回值, i.e., when the specific return value can’t be represented in the type.
  • Out-of-range indexes 越界, e.g., using a negative or too-large index on a string.
  • Calling a method on a null object reference. 空指针

Static Checking	Dynamic Checking
tends to be about types, errors that are independent of the specific value that a variable has	tends to be about errors caused by specific values
关于“类型”的检查，不考虑值	关于“值”的检查

(静态类型检查时只知道类型,不知道值,所以类似于x/0的错误不会被编译器静态检查发现)

可变/不变的数据类型

• Immutable types：一旦被创建，其值不能改变
• immutable references:
  • 一旦确定其指向的对象，不能再被改变
  • 前面加上 final
  • 如果编译器无法确定final变量不会改变，就提示错误，这也是静态类型检查的一部分。

final类无法派生子类
final变量无法改变值/引用
final方法无法被子类重写

• String is an example of an immutable type.
  
• StringBuilder is an example of a mutable type.
  
  所以有什么区别?
  当只有一个引用指向该值，没有区别
  有多个引用的时候，差异就出现了
  

immutable	mutable
String	StringBuilder
LocalDateTime, Instant	Date

Using immutable strings, this makes a lot of temporary copies 使用
不可变类型，对其频繁修改会产生大量的临时拷贝(需要垃圾回收)
StringBuilder is designed to minimize this copying. 可变类型最少化拷贝以提高效率
可变数据类型的优点:

• 使用可变数据类型，可获得更好的性能
• 适合于在多个模块之间共享数据
• 全局变量
  不可变数据类型的优点:
• 不可变类型更“安全”，在其他质量指标(理解性,可变性)上表现更好
• immutable types are safer from bugs, easier to understand, and more ready for change

可变数据类型的危险性 理解别名使用

Safe from bugs? mutate对象后产生的错误非常难于跟踪和发现
Easy to understand? 对自己和其他程序员来说，也难以理解

• 避免别名使用的危害
  • defensive copy,防御式拷贝
  • 大部分时候该拷贝不会被客户端修改，可能造成大量的内存浪费
  • 如果使用不可变类型，则节省了频繁复制的代价

不变数据类型的优越性 Use immutability to improve correctness, clarity and changeability

用Snapshot图理解数据类型

用集合类表达复杂数据类型

Arrays and Collections

• Please use List rather than arrays
• 使用iterator.next .hasNext .remove来遍历集合类

理解空引用的危害并学会避免

防御性拷贝