01 Java 数据类型和变量

数据类型

在声明变量或常量时会用到数据类型，在前面已经用到一些数据类型，例如 int、double 和 String 等。Java 语言的数据类型分为：八种基本类型和三种引用类型(数组, class, interface)。

整数类型

• 整型分为 long、int、short 和 byte 四种类型

• 默认为int, byte、short、int和 long ，它们之间的区别仅仅是宽度和范围的不同。

• 默认使用 int 就够了, 除非预期会出现大于该数值的情况使用 long 类型。

• 若存在 int 转 long 类型的情况, 建议添加后缀 L, 而不是使用易和数字 1 混淆的小写字母 l。

• Java中整数都是有符号。

short 的范围 2字节 -32,768 到 32,767

int 4字节 -2,147,483,648 到 2,147,483,647

long 8字节 -9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807

为方便查看数值类型的最大和最小值, Java 提供了对应了静态成员变量. Integer.MAX_VALUE(2147483647 21亿4748万) 和 Integer.MIN_VALUE(-2147483648)

整数的存储格式

正数和负数

– 将最高位作为符号位:0表示正数，1表示负数

– 有符号格式、无符号格式的区分

采用定长存储

• 8 位(1字节): 无符号表示 0 ~ 255 也可以表示为00000000~11111111

• 16 位(2字节):无符号表示 0 ~ 65535

• 32 位(4字节):无符号表示 0~4294967295 最大值约为 42 亿

编写程序时应根据所处理数据可能的取值范围合理地选择存储位数

负数的二进制表示就是对应的正数的补码表示。负整数为什么要采用这种奇怪的表示形式呢？原因是，只有这种形式，计算机才能实现正确的加减法。

理解了二进制加减法，我们就能理解为什么正数的运算结果可能出现负数了。当计算结果超出表示范围的时候，最高位往往是1，然后就会被看作负数。比如，127+1。计算结果超出了byte的表示范围，会被看作-128。

实型(小数类型 / 浮点型)

存储格式

浮点格式采用 阶码 + 尾码 的方式。

• 浮点型常量后面加后缀修饰, Float 类型以 F/f 结尾，double 类型以 D/d 结尾。

• 如果浮点常量不带后缀，则默认为双精度常量

二进制中为表示小数，也采用类似的科学表示法，形如m× (2^e)。m称为尾数，e称为指数。指数可以为正，也可以为负，负的指数表示那些接近0的比较小的数。在二进制中，单独表示尾数部分和指数部分，另外还有一个符号位表示正负。几乎所有的硬件和编程语言表示小数的二进制格式都是一样的。这种格式是一个标准，叫做IEEE 754标准，它定义了两种格式：一种是32位的，对应于 Java 的 foat；另一种是64位的，对应于 Java的double。

32 位格式中，1 位表示符号，23 位表示尾数，8 位表示指数。64 位格式中，1位表示符号，52 位表示尾数，11 位表示指数。在两种格式中，除了表示正常的数，标准还规定了一些特殊的二进制形式表示一些特殊的值，比如负无穷、正无穷、0、NaN（非数值，比如0乘以无穷大）。IEEE 754 标准有一些复杂的细节，初次看上去难以理解，对于日常应用也不常用。

1、Float：比特数为32，数值范围为 -3.4E+38 ~ 3.4E+38

2、Double：比特数为64，数值范围为 -1.7E-308～1.7E+308

// 三者都是一回事
double d = 1.23; // 浮点型常量默认为 double 类型
double d = 1.23d;
double d = 1.23D;

无论是使用 float 还是 double，进行运算时都会出现一些非常令人困惑的现象，比如0.1f * 0.1的结果看上去应该是0.01，但实际上，屏幕输出却是0.010000001，后面多了个1。

二进制是类似的，但二进制只能表示那些可以表述为 2 的多少次方和的数。为什么计算机中不能用我们熟悉的十进制呢？在最底层，计算机使用的电子元器件只能表示两个状态，通常是低压和高压，对应 0和1，使用二进制容易基于这些电子元器件构建硬件设备和进行运算。如果非要使用十进制，则这些硬件就会复杂很多，并且效率低下。

计算不精确，怎么办呢？大部分情况下，我们不需要那么高的精度，可以四舍五入，或者在输出的时候只保留固定个数的小数位。如果真的需要比较高的精度，一种方法是将小数转化为整数进行运算，运算结束后再转化为小数；另一种方法是使用十进制的数据类型，这个并没有统一的规范。在Java中是BigDecimal，运算更准确，但效率比较低。

数字表示方式

进制数字表示

Java中对整型数据的表示有以下三种形式：

- 二进制：数据以0b或0B开头(jdk 1.7新增)。

- 八进制：数据以0开头，例如：054，012

- 十六进制：数据以0x或0X开头，例如：0x11，0xAD00

二进制写起来太长，为了简化写法，可以将 4 个二进制位简化为一个0～15的数， 10～15用字符A～F表示，这种表示方法称为十六进制。

指数表示

进行数学计算时往往会用到指数表示的数值。如果采用十进制表示指数，需要使用大写或小写的 e 表示幂。

System.out.println(1e2);// 100.0
System.out.println(1e+2);// 100.0
System.out.println(1e-2);// 0.01
System.out.println(1E+1);// 10.0

在使用十六进制数的时候也是可以使用科学计数法，只是此种用法用得不多

// 表示十六进制12 乘以 (2 的 2次方) = 18 * 4 = 72
System.out.println(0x12P2);

在 Java SE 7 中，还支持以下划线作为分隔符联接的数值表示方式, 但是下划线不能放在首尾的位置

输出样例

System.out.println(123_456);
System.out.println(0B1111_1111);
System.out.println(3.141_592F);

字符类型

• Java中 char 声明字符类型

• 必须用单引号括起来的单个字符

• 双字节国际统一标准 Unicode 编码，占两个字节（16位），因而可用十六进制（无符号的）编码形式表示, 所以'A'字符也可以用 Unicode 编码'\u0041'表示

提示　字符类型也属于是数值类型，可以与int等数值类型进行数学计算或进行转换。这是因为字符类型在计算机中保存的是 Unicode编码，双字节Unicode 的字符范围：\u0000（即为 0）到 \uffff（即为 65,535）

在 Java中，为了表示一些特殊字符，前面要加上反斜杠（\），这称为字符转义。

特殊字符

\u3000 表示一个中文空格。

布尔类型

在Java语言中声明布尔类型的关键字是 boolean，只有两个值：true 和 false。

取值范围的总结

数值类型相互转换

自动类型转换

自动类型转换就是需要类型之间转换是自动的，不需要采取其他手段，总的原则是小范围数据类型可以自动转换为大范围数据类型，列类型转换顺序如图所示，从左到右是自动。

注意　如图所示，char 类型比较特殊，char 自动转换为 int、long、float和 double，但 byte 和 short 不能自动转换为char，而且 char 也不能自动转换为 byte 或 short。

char 和 int 的码值对应

a 97 ~ z 122
A 65 ~ Z 90
0 48 ~ 9 57

// 字符 转 int 属于自动升位, 不需要强转
int c = 'a';
// 输出'A'
System.out.println((char)(c - 32));

强制类型转换

在数值类型转换过程中，除了需要自动类型转换外，有时还需要强制类型转换，强制类型转换是在变量或常量之前加上“(目标类型)”实现。

变量

变量和常量是构成表达式的重要部分，变量所代表的内部是可以被修改的。

• 一定要注意变量属于哪个类型和它的取值范围

• 强制类型转换(小能默认转大,大转小要用强转)

• 强转可以取某个实数的整数部分(int a = (int)12.34)

成员变量

• 定义在类中，在整个类中都可以被访问。

• 成员变量随着对象的建立而建立，存在于对象所在的堆内存中。

• 成员变量有默认初始化值。

静态成员变量(类变量)

在定义 class 时，作为成员变量且加了static 关键字。

局部变量(自动变量) ：

• 局部变量只定义在局部范围内，如：方法内，语句内等。

• 局部变量存在于栈内存中。

• 作用的范围结束，变量空间会自动释放。

• 局部变量没有默认初始化值

• 在方法体内可以定义本方法所使用的变量，这种变量是局部变量，它的生存期与作用域是在本方法内。

• 方法体内定义变量时，变量前不能加修饰符。

• 局部变量在使用前必须明确赋值，因为它没有默认值，否则编译时会出错。

• 在语句块中定义的变量它只在语句块中有效；

• 方法参数:作用域是整个方法.

• 异常处理参数: catch跟随的异常处理块.

变量的作用域总结

变量的作用域也称变量的有效范围，它是程序的一个区域，变量在其作用域内可以通过它的名字来引用。作用域也决定系统什么时候为变量创建和清除内存。根据变量在程序声明的位置，可以将变量分为4类情形。

• 成员变量 / 类变量(静态成员变量)
  成员变量可添加修饰符，包括访问权限修饰符public、private、protected和非访问权限修饰符static、final、native等。

• 如果没有给对象属性赋初值，则对象属性的初始值由相应数据类型的默认值决定，如数值型数据的默认值为0，boolean的默认值为 false，字符串的默认值为 null。成员变量的作用域是在类的范围。

成员变量和静态成员变量(类变量)的区别

1. 两个变量的生命周期不同。  　　
   成员变量随着对象的创建而存在，随着对象的被回收而释放。   　　
   静态变量随着类的加载而存在，随着类的消失而消失。

2. 调用方式不同。

• 成员变量只能被对象调用。

• 静态变量可以被对象调用，还可以被类名调用。

4. 数据存储位置不同。

• 成员变量数据存储在堆内存的对象中，所以也叫对象的特有数据

• 静态变量数据存储在方法区(共享数据区)的静态区，所以也叫对象的共享数据.

常量

常量事实上是那些内容不能被修改的变量，常量与变量类似也需要初始化，即在声明常量的同时要赋予一个初始值。常量一旦初始化就不可以被修改。它的声明格式为：final 数据类型 变量名 = 初始值;

常量和变量的命名规范

Java 编码规范命名方法采用驼峰法，下面分类说明一下。

• 包名：包名是全小写字母，中间可以由点分隔开。作为命名空间，包名应该具有唯一性，推荐采用公司或组织域名的倒置，如com.apple.quicktime.v2。但Java核心库包名不采用域名的倒置命名，如java.awt.event。

• 类和接口名：采用大驼峰法，如 SplitViewController。

• 文件名：采用大驼峰法，如 BlockOperation.java。

• 变量：采用小驼峰法，如 studentNumber。

• 常量名：全大写，如果是由多个单词构成，可以用下划线隔开，如 YEAR 和WEEK_OF_MONTH。

• 方法名：采用小驼峰法，如 balanceAccount、isButtonPressed 等。

参考

• 丁振凡编著,《Java 语言程序设计(第2版)》华东交大版

• 免费公开课_传智播客和黑马程序员免费公开课
  http://yun.itheima.com/open

• Java从小白到大牛-图书-图灵社区
  http://www.ituring.com.cn/book/2480

• Java 编程的逻辑-微信读书
  https://weread.qq.com/web/reader/b51320f05e159eb51b29226kc81322c012c81e728d9d180