【JavaSE笔记】数据类型与变量

news2024/11/26 0:43:09

一、前言

在Java这门“啰嗦”的编程语言中,我们必须弄清楚每种数据类型的性质和用途,才能让程序“说人话”。要成为Java高手，就必须与各种数据类型打成一片。

本文则将带你认识Java中常见的两位“角色”—数据类型与变量。

二、数据类型

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。

基本数据类型有四类八种：

四类：整型、浮点型、字符型以及布尔型

八种：字节型、短整型、整型、长整型、单精度浮点型、双精度浮点型、字符型、布尔型

数据类型关键字内存占用（字节）范围
字节型byte1-128 ~ 127
短整型short2-32768 ~ 32767
整型int4-231~231-1
长整型long8-263~263-1
单精度浮点型float4有范围，一般不关注
双精度浮点型double8有范围，一般不关注
字符型char20 ~ 65535
布尔型boolean没有规定true 和 false

注意：

  • 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

什么是字节：

上面提到了每个数据类型的内存占用的单位是字节，那么什么是字节呢？

字节是计算机中表示空间大小的基本单位。

根据IEEE计算机学会的定义，字节(byte)是一组连续的比特(bit)，其大小是8个比特。

一个比特可以放一个二进制数字，而一个字节由8个二进制位数组成。所以它的二进制范围是00000000到11111111，对应的十进制数是0到255。

三、变量

1、变量的定义

变量用于在程序运行时表示数据,并能随之变化。变量名用于标识变量，数据类型定义变量的值的类型，值是变量包含的数据,存储单元用来保存变量的值。

简而言之：对于经常改变的内容，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。

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
int a1 = 10, a2 = 20, a3 = 30;// 注意：在一行可以定义多个相同类型的变量
double d = 3.14;//定义双精度浮点型变量d，该变量中放置的值为3.14
char c = 'A';//定义字符型变量c，该变量中放置的为字符'A'
boolean b = true;//定义一个布尔类型变量，该变量的值为true

2、整型变量

Ⅰ、整型变量

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，但使用前必须设置初值

int b;
b = 10;
System.out.println(b);

我在定义时就不赋初始值，会发生什么？

int c;
System.out.println(c);
c = 100;

会报错！！！！！

int型变量所能表示的范围？

System.out.println(Integer.MIN_VALUE);//int类型的最小值
System.out.println(Integer.MAX_VALUE);//int类型的最大值

注意事项：

  • 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，可以设置为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
  • 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

Ⅱ、长整型变量

int a = 10;
long b = 10; // long定义的长整型变量
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
long d = 10l; // 一般更加以加大写L，因为小写l与1不好区分

long型变量所能表示的范围：这个数据范围远超过 int 的表示范围，足够绝大部分的工程场景使用。

那么long类型的变量表示的范围大概是多少呢？同样的，可以写一个程序测一下。

System.out.println(Long.MIN_VALUE);//int类型的最小值
System.out.println(Long.MAX_VALUE);//int类型的最大值

注意事项：

  • 长整型变量的初始值后加L或者l，推荐加L

  • 长整型不论在那个系统下都占8个字节

  • 长整型的表示范围为：-263~263-1

  • long的包装类型为Long

Ⅲ、短整型变量

short a = 10;
System.out.println(a);

// short型变量所能表示的范围：
System.out.println(Short.MIN_VALUE);
System.out.println(Short.MAX_VALUE);

注意事项：

  • 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(一般使用比较少)

  • short的包装类型为Short

3、字节型变量

byte b = 10;
System.out.println(b);

// byte型变量所能表示的范围：
System.out.println(Byte.MIN_VALUE);
System.out.println(Byte.MAX_VALUE);

在这里插入图片描述

注意事项：

  • 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

4、浮点型变量

Ⅰ、双精度浮点型

double d = 3.14;
system.out.println(d);

为了更好的区分浮点型和整型的区别，我们可以看一下下面的代码。

int a = 1;
int b = 2;
System.out.println(a / b);

上面的代码输出的是0.5 吗？

结果居然是0，为什么呢？

**这是因为在 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, 需要使用 double 类型计算.

double a = 1.0;
double b = 2.0;
System.out.println(a / b); // 输出0.5

我们可以再看一个神奇的代码

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

上面的代码输出的是1.21吗？

double 类型的内存布局遵守 IEEE 754 标准(和C语言一样), 尝试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。

注意事项：

  • 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 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), 尝试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。

Ⅱ、单精度浮点型

float num = 1.0f; // 写作 1.0F 也可以
System.out.println(num);

float 类型在 Java 中占四个字节, 同样遵守 IEEE 754 标准. 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。

5、字符型变量

char c1 = 'A'; // 大写字母
char c2 = '1'; // 数字字符
System.out.println(c1);
System.out.println(c2);
// 注意：java中的字符可以存放整形
char c3 = '帅';
System.out.println(c3);

注意事项:

  • 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.

  • char的包装类型为Character

6、布尔型变量

布尔类型常用来表示真假。

boolean b = true;
System.out.println(b);
b = false;
System.out.println(b);

注意事项：

  • 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.
  • 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，在Oracle公司的虚拟机实现中，boolean占1个字节。
  • boolean的包装类型为Boolean。

包装类是什么？

包装类指的是，基本数据类型对应的类类型。因为基本数据类型无法进行对象化处理，所以就引入了包装类。

8种基本数据byte、short、int、long、 float、double、char、boolean。除了int对应的是Integer，char对应的是Character。其余都是首字母大写即可。

四、类型转换

Java 作为一个强类型编程语言, 当不同类型之间的变量相互赋值的时候, 会有教严格的校验。

int a = 10;
long b = 100L;
b = a; // 可以通过编译
a = b; // 编译失败

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)。

1、自动类型转换(隐式)

自动类型转换即：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：数据范围小的转为数据范围大的时会自动进行。

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，编译器会自动将a提升为long类型，然后赋值
a = b; // 编译报错，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; // 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

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：数据范围大的到数据范围小的。

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; // int没有double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

注意事项：

  • 不同数字类型的变量之间赋值, 表示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, 需要强制类型转换, 但是可能精度丢失

  • 将一个字面值常量进行赋值的时候, Java 会自动针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

3、 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。

Ⅰ、int提升为long

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 赋值给int时会丢失数据
long d = a + b; // 编译成功：a + b==>int + long--->long + long 赋值给long

Ⅱ、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;
	   ^

结论: 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。

所以，正确的写法应该是：

byte a = 10;
byte b = 20;
byte c = (byte)(a + b);
System.out.println(c);

Ⅲ、小结

  • 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

五、字符串类型

String是Java中一种引用数据类型，用于表示文本字符串，这里简单的说一下基础用法。

在Java中使用String类定义字符串类型，比如：

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。

1、int转String

int num = 10;
// 方法1
String str1 = num + ""; 
// 方法2
String str2 = String.valueOf(num);

2、String转int

String str = "100";
int num = Integer.parseInt(str);

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