Java——变量

一、变量介绍

变量就是申请内存来存储值。也就是说，当创建变量的时候，需要在内存中申请空间。内存管理系统根据变量的类型为变量分配存储空间，分配的空间只能用来储存该类型数据。

1、变量声明和初始化

变量的声明：

int a;

int 是类型，a 是变量名或者说标识符。

变量初始化：

a = 10;

将 10 赋值给或者说初始化给变量 a。

也可以声明和初始化同时进行：

int a = 10;

2、变量内容的输出

再声明和初始化变量之后，我们还可以使用以下方式输出变量的内容：

public class Hello {
	public static void main(String[] args) {
		int age = 18;
		//创建一个int变量然后初始化
		float height = 1.8f;
		//创建一个float变量然后初始化
		System.out.println(age);
		System.out.println(height);
	}
}

运行结果：

3、变量的内存大小

变量在初始化时的类型不同，系统对其分配的内存大小是不同的。例如 int 类型是 4 字节，double 是8字节。

在同一个作用域中不能有重名的变量。

二、数据类型

Java 的数据类型分为基本数据类型和引用数据类型：

下面将会对基本数据类型进行详细介绍。Java语言提供了八种基本类型。六种数字类型（四个整数型，两个浮点型），一种字符类型，还有一种布尔型。

1、type

特点	详情
类型名称	byte
位数	8位
符号性	有符号
存储形式	二进制补码
最小值	-128 (-2^7)
最大值	127 (2^7-1)
默认值	0

从它的名字上面也可以看出来，它的大小是一个字节，对于比较小的整数可以用它来存储，以节省空间。

byte a = 10;
byte b = -20;

2、short

特点	详情
类型名称	short
位数	16位
符号性	有符号
存储形式	二进制补码
最小值	-32768 (-2^15)
最大值	32767 (2^15-1)
默认值	0

short 又叫短整型，占用 2 字节，在数值较小时可以使用它来存储，以节省空间。

short a = 1000;
short b = -2000;

3、int

特点	详情
类型名称	int
位数	32位
符号性	有符号
表示形式	二进制补码
最小值	-2,147,483,648 (-2^31)
最大值	2,147,483,647 (2^31-1)
默认值	0

int 就是默认整型类型，占用 4 字节。

int a = 60000;
int b = -70000;

4、long

特点	详情
类型名称	long
位数	64位
符号性	有符号
表示形式	二进制补码
最小值	-9,223,372,036,854,775,808 (-2^63)
最大值	9,223,372,036,854,775,807 (2^63-1)
默认值	0L

long 又叫长整型，对于比较大的数据可以用它来存储，占用 8 字节。由于整形常量默认是 int 类型的，如果要初始化 long 类型的数据，要在整形常量后加上 L 以表示它是长整型，这里的 L 大写小写都行，但是一般大写 L 防止与数字 1 混淆。

long a = 10000000000L;
long b = -20000000000L;

5、float

特点	详情
类型名称	float
位数	32位
符号性	有符号
表示形式	IEEE 754
默认值	0.0f

float 又叫单精度浮点数，用于精度比较小的情况。由于浮点数常量的默认类型是 double 类型，所以在初始化时要在常量后加上 f 。

float a = 2.34f;
float b = -3.14f;

6、double

特点	详情
类型名称	double
位数	64位
符号性	有符号
表示形式	IEEE 754
默认值	0.0d

double 又叫双精度浮点数，精度比 float 高，但实际上有些情况还是不能胜任。同时可以在常量值后加上 D 以表示这个数据是 double 类型，但是对于常量浮点数默认就是 double 类型的，所以加不加 D 作为后缀都可以。

double a = 3.1415926;
double b = -2.3453534D;

7、char

特点：

特点	详情
类型名称	char
位数	16位
符号性	无符号
存储形式	Unicode 字符
最小值	\u0000 (0)
最大值	\uffff (65535)
默认值	\u0000
用途	存储单个字符

介绍：

我们可以将一个字符存储到 char 类型的变量中（单个字符赋值使用单引号）：

char ch = 'A';

对于 char 类型的数据，实际上存储的是字符对应的 Unicode 码。所以我们可以在初始化时直接赋值给 char 类型变量一个整数：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		char ch = 65;
		System.out.println(ch);
	}			
}

这样会打印这个整数对应的 Unicode 字符：

当然我们也可以将这个字符类型强制转换为整型（因为 char 类型的本质就是整型），然后以整型形式打印，就可以得到字符对应的 Unicode 码了：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		char ch = '好';
		System.out.println((int)ch);
	}
}

这样就可以得到字符对应的 Unicode 码值了：

经过查询，我们发现，字符 '好' 对应的 Unicode 码值就是：

这与我们的运行结果是对应的。

与 C 语言的 char 比较：

对于 char 类型，Java 里的字符类型与 C 语言的不同，C 语言的 char 类型只有一个字节，而且只能存储 ASCII 字符集，不能存储 Unicode 字符的超出 ASCII 的部分。所以对于以下操作 C 语言的 char 类型是做不到的：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		char ch = '好';
		System.out.println(ch);
	}
}

运行结果：

Java 的 char 类型是一个单一的 16 位 Unicode 字符，使用 UTF-16 编码。（对于这里有一个需要声明的点，Unicode 是一个字符集，而UTF-16是它的一个实现。其他的实现还有UTF-8和UTF-32）它的取值范围是从 \u0000 到 \uffff（即从 0 到 65535），这允许它能够表示世界上绝大多数字符的标准集（包括 ASCII、拉丁字母、汉字等）。因此，在 Java 中，我们可以使用 char 类型来存储像 '好' 这样的 Unicode 字符。

另一方面，C 语言的标准 char 类型通常是 8 位的，并且主要用来表示 ASCII 字符集，它的取值范围是从 0 到 255 或 -128 到 127（取决于编译器是否将 char 视为有符号类型）。由于它的大小限制，C 语言的标准 char 类型不能直接表示 Unicode 字符集中的超出 ASCII 字符集的字符。如果在 C 中想要处理 Unicode 字符，通常会使用其他数据类型，如 wchar_t，这是一个宽字符类型，其大小和编码方式可以变化，依赖于平台和编译器设置，可能是 16 位或 32 位。

char 类型的存储：

当我们在使用以下语句对一个字符型变量进行初始化时，这个字符常量值是怎么存储的呢：

char ch = 'a';

对于字符型变量，内存中存储的其实是它对应的 Unicode 码值的二进制。

编码方式：

ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）：ASCII 是最早的字符编码标准之一，使用一个字节（8位）来表示一个字符。原始的 ASCII 编码只使用了 7 位，共计 128 个字符。它包含了英文字母（大小写）、数字、标点符号和一些控制字符。扩展 ASCII 码：后来的很多国家扩展 ASCII 则使用了全部 8 位，增加了更多字符，这些国家扩展的 ASCII 码的前128个字符是一样的，但是后面的 128~255 的编码各不相同（因为每个国家的字母不一定一样，所以后面的编码实现不同），导致使用不同的编码实现方式打开不同的文件会导致乱码。
UTF-8（Unicode Transformation Format - 8-bit）：UTF-8 是一种变长编码，是一种 Unicode 字符集的编码方式实现，可以在表示 Unicode 字符时使用 1 到 4 个字节。UTF-8 兼容 ASCII 编码，即 ASCII 字符使用一个字节表示，而非 ASCII 字符需要多个字节（例如汉字使用3字节）。UTF-8 是互联网上最常用的字符编码方式，因为它兼容 ASCII，并可以表示世界上几乎所有的字符。
GBK：GBK 是对 GB2312 编码的扩展，主要用于表示中文字符。GBK 使用两个字节表示一个字符，其中包含了 GB2312 中的字符及更多的汉字和符号。GBK 兼容 GB2312，所以 GB2312 中的字符可以直接在 GBK 中使用。
GB2312：GB2312 是中国国家标准，主要用于表示简体中文字符。它使用两个字节表示一个字符，其中包含了大部分常用的汉字和一些符号。GB2312 的字符集较为有限，不包含繁体中文和其他语言字符。
Big5 码：Big5 码主要用于表示繁体中文字符。它使用两个字节表示一个字符，其中包含了繁体中文字符及一些符号。Big5 码与 GB2312 和 GBK 不兼容，因为它们使用了不同的字符集。

8、boolean

特点	详情
类型名称	boolean
位数	不明确，依赖于具体实现
符号性	无
表示形式	true 或 false
默认值	false

boolean 又叫布尔类型，一般用于逻辑判断。

boolean isRight = true;

补充

数据类型的内存大小：

由于 Java 的代码是在 JVM 中运行的，所以对于不同的平台这些数据类型的内存大小都是一样的。这一点与 C 语言不同。这种固定大小的设计确保了 Java 程序在不同平台上的一致性。相比之下，C 语言的基本数据类型大小是依赖于编译器和目标平台的。例如，int 在某些系统上可能是 16 位，而在其他系统上可能是 32 位。这种灵活性使得 C 语言非常接近底层，可以针对特定硬件进行优化，但同时也要求程序员在编写跨平台代码时更加小心，以确保代码在不同环境下的正确性。

数据不兼容：

当我们使用不兼容的数据来赋值时：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		int a = 100L;
	}
}

会出现以下报错：

这里应当使用 100L 对应的数据类型，也就是 long 类型。

Java 中整型变量一般声明为 int 类型，除非是 int 无法表示的大数才使用 long 。

当我们使用不同精度的浮点数进行赋值时：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		float a = 1.0;
	}
}

我们知道浮点数常量的默认类型是 double ，当我们将浮点数不加 f 后缀赋值给 float 类型，就相当于将 double 类型数据赋值给 float 类型的变量，这样就会导致精度损失，所以会出现以下报错：

浮点数赋值补充：

再对于浮点数赋值时，如果我们要赋值的值整数位为零，可以不加整数位，直接一个小数点后接小数位，就像这样：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		double num = .123;
		//这里赋值给num的值为0.123
		System.out.println(num);
	}
}

运行结果：

我们还可以使用科学计数法形式的数据对浮点数变量进行赋值：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		double num1 = 1.023e2;
		//这里赋值给num1的值为102.3
		double num2 = 2.333E-2;
		//这里赋值给num2的值为0.02333
		System.out.println("num1 = " + num1);
		System.out.println("num2 = " + num2);
	}			
}

运行结果：

1.023e2 就相当于 1.023 * 10 ^ 2 。这里的 e 是 exponent 的缩写，是幂的意思，这里的 e 大写小写都可以，指数可以是正负整数。

浮点数精度：

对于一个浮点数一般使用 double 类型存储，因为 double 的精度较高。可以通过下面这个例子看出来：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		double num1 = 2.123456789;
		//双精度浮点数一般能保留到小数点后15~16位
		float num2 = 2.123456789f;
		//单精度浮点数一般能保留到小数点后6~7位
		System.out.println("双精度 num1 = " + num1);
		System.out.println("单精度 num2 = " + num2);
	}			
}

运行结果：

双精度浮点数一般能保留到小数点后15~16位，单精度浮点数一般能保留到小数点后6~7位。

一个小细节：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		double num1 = 1.1;
		double num2 = 3.3 / 3;
		System.out.println("1.1 num1 = " + num1);
		System.out.println("3.3 / 3 num2 = " + num2);
	}			
}

虽然这里的 3.3 / 3 我们都知道是 1.1 ，但是这里输出的却不是 1.1 ，而是一个极其接近 1.1 的数。

浮点数在计算机中通常使用 IEEE 754 标准来表示，这种表示方法在存储时不能精确表示所有小数。特别是那些在十进制中有限的小数，在二进制浮点表示中可能是无限的。实际上这里的 3.3 转换为二进制的可能是无限循环小数，由于 double 精度是有限的，无法存储无限循环的小数，所以这里得到的结果是一个很接近 1.1 的小数，可以看到这里的 1.0999999999999999 小数位刚好是 16 位，确实是 double 类型精度的极限。

浮点数详细介绍补充说明：

Java 中的浮点数类型（float 和 double）遵循 IEEE 754 标准，这与 C 语言中的浮点数类型（float 和 double）相同。IEEE 754 是一个定义浮点数运算的国际标准，它规定了浮点数的表示、运算和舍入规则。

我之前的文章《C语言——数据存储_存储的c语言编程-CSDN博客》中有详细的介绍过的浮点数。

这里的介绍不仅适用于 C 语言，同样适用于 Java 。

三、加号的使用

1. 数值加法

当 + 运算符应用于数值类型（byte、short、int、long、float、double）的操作数时，它执行加法运算。

整数加法：如果两个操作数都是整型（如 byte、short、int、long），结果也是整型。如果操作数类型不同，它们会按照从小到大的顺序（byte -> short -> int -> long）进行类型提升，运算结果的类型是提升后的类型。

int a = 5;
int b = 3;
int sum = a + b; // 结果是 8

浮点数加法：如果至少有一个操作数是浮点型（float、double），则进行浮点数加法。整数和浮点数相加时，整数会被提升为浮点数类型，运算结果类型是最大的那个操作数的类型。

double a = 5.5;
int b = 3;
double sum = a + b; // 结果是 8.5

2. 字符串连接

当 + 运算符的操作数中至少有一个是字符串（String 类型）时，Java 会将 + 运算符作为字符串连接操作来执行。此时，它会将非字符串操作数转换为字符串，然后将这些字符串连接在一起。

字符串与字符串连接：

String hello = "Hello, ";
String world = "world!";
String greeting = hello + world; // 结果是 "Hello, world!"

字符串与其他类型数据连接：如果其中一个操作数是字符串，另一个是非字符串（如数值、布尔值等），非字符串操作数将转换成字符串，然后进行连接。

String base = "Base score: ";
int score = 100;
String result1 = base + score; // 结果是 "Base score: 100"
String result2 = score + base; // 结果是 "100Base score: "

这种转换不仅适用于基本数据类型，也适用于对象。对于对象，Java 会调用对象的 toString() 方法来获取其字符串表示，然后进行连接。

特殊案例

在一系列加法操作中，如果涉及到字符串连接和数值加法，操作是从左到右依次进行的。因此，如果先遇到字符串，后续的操作数都会被转换为字符串进行连接。如果先进行数值加法，只有在遇到字符串后才开始进行字符串连接。

String result1 = "Sum: " + 5 + 7; // 结果是 "Sum: 57"
String result2 = 5 + 7 + " = Sum"; // 结果是 "12 = Sum"

示例：

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println(21 + 34 + "nihao" + 1 + 2 + 3 + 4);
	}
}

运行结果：

可以发现与上面的描述是对应的。

也就是说这里的多个 + 运算，运算顺序是从左到右的，首先是 21 + 34 ，得到 55 ，然后 55 + "nihao" 得到 "55nihao" ，然后 "55nihao" + 1 得到 "55nihao1" ，然后 "55nihao1" + 2 得到 "55nihao12" ，然后 "55nihao12" + 3 得到 "55nihao123" ，然后 "55nihao123" + 4 得到 "55nihao1234" ，所以最终打印的是这样的一个字符串。