Java学习路线：day2

原文：https://shimo.im/docs/vkGQPdKxgwq69hv6/ 《第2章Java基本语法(上):变量与运算符》

第2章Java基本语法(上)_变量与运算符

2.1 关键字与保留字

• 关键字(keyword)的定义和特点
  • 定义：被 Java 语言赋予了特殊含义，用做专门用途的字符串（单词）
  • 特点：关键字中所有字母都为小写
  • 官方地址： https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/nutsandbolts/_keywords.html

• 保留字(reserved word)
  • Java 保留字：现有 Java 版本尚未使用，但以后版本可能会作为关键字使用。自己命名标识符时要避免使用这些保留字 goto、const。

2.2 标识符(Identifier)

• 标识符：
  • Java 对各种变量、方法和类等要素命名时使用的字符序列称为标识符
  • 技巧：凡是自己可以起名字的地方都叫标识符。
• 定义合法标识符规则：
  • 由 26 个英文字母大小写，0-9，_或$ 组成
  • 数字不可以开头。
  • 不可以使用关键字和保留字，但能包含关键字和保留字。
  • Java 中严格区分大小写，长度无限制。
  • 标识符不能包含空格。

练习：miles, Test, a++, --a, 4#R, $4, #44, apps, class, public, int, x, y, radius

Java 中的名称命名规范

• Java 中的名称命名规范：
  • 包名：多单词组成时所有字母都小写：xxxyyyzzz
  • 类名、接口名：多单词组成时，所有单词的首字母大写：XxxYyyZzz
  • 变量名、方法名：多单词组成时，第一个单词首字母小写，第二个单词开始每个单词首字母大写：xxxYyyZzz
  • 常量名：所有字母都大写。多单词时每个单词用下划线连接：XXX_YYY_ZZZ
  • 尽量遵守以上规则！！！
• 注意 1：在起名字时，为了提高阅读性，要尽量有意义，“见名知意”。
• 注意 2：java 采用 unicode 字符集，因此标识符也可以使用汉字声明，但是不建议使用。
• 更多细节详见《代码整洁之道》

2.3 变量

基本数据类型

• 变量的概念：
  • 内存中的一个存储区域；
  • 该区域的数据可以在同一类型范围内不断变化；
  • 变量是程序中最基本的存储单元。包含变量类型、变量名和存储的值****。
• 变量的作用：
  • 用于在内存中保存数据。
• 使用变量注意：
  • Java 中每个变量必须先声明，后使用；
  • 使用变量名来访问这块区域的数据；
  • 变量的作用域：其定义所在的一对{ }内；
  • 变量只有在其作用域内才有效；
  • 同一个作用域内，不能定义重名的变量；
• 声明变量
  • 语法：<数据类型> <变量名称>
  • 例如：int var;
• 变量的赋值
  • 语法：<变量名称> = <值>
  • 例如：var = 10;
• 声明和赋值变量
  • 语法：<数据类型><变量名>= <初始化值>
  • 例如：int var = 10

变量的分类-按数据类型

• 对于每一种数据都定义了明确的具体数据类型（强类型语言），在内存中分配了不同大小的内存空间。

• 补充：变量的分类-按声明的位置的不同
• 在方法体外，类体内声明的变量称为成员变量。
• 在方法体内部声明的变量称为局部变量。

• 注意：二者在初始化值方面的异同:
  • 同：都有生命周期
  • 异：局部变量除形参外，需显式初始化。

整数类型：byte、short、int、long

• Java 各整数类型有固定的表数范围和字段长度，不受具体 OS 的影响，以保证 java 程序的可移植性。
• java 的整型常量默认为 int 型，声明 long 型常量须后加‘l’或‘L’
• java 程序中变量通常声明为 int 型，除非不足以表示较大的数，才使用 long

类型	占用存储空间	表数范围
byte	1字节=8bit位	-128 ~ 127
short	2字节	-2^15~ 2^15-1
int	4字节	-2^31~ 2^31-1 (约21亿)
long	8字节	-2^63~ 2^63-1

• 500MB 1MB = 1024KB 1KB= 1024B B= byte ? bit?
• bit: 计算机中的最小存储单位。byte:计算机中基本存储单元。

/*
Java定义的数据类型

一、变量按照数据类型来分：
	基本数据类型：
		整型：byte \ short \ int \ long
		浮点型：float \ double
		字符型：char
		布尔型：boolean

	引用数据类型：
		类：class
		接口：interface
		数组：array

二、变量在类中声明的位置：
		成员变量 vs 局部变量
*/
class VariableTest1{
	public static void main(String[] args) {
		//1. 整型：byte(1字节=8bit) short(2字节） \ int (4字节）\ long(8字节)
		//① byte范围：-128 ~ 127

		byte b1 = 12;
		byte b2 = -128;
	//	b2 = 128; //编译不通过
		System.out.println(b1);
		System.out.println(b2);

		// ② 声明long型变量，必须以“1”或“L”结尾
		short s1 = 128;
		int i1 = 12345;
		long l1 = 345678586;
		System.out.println(l1);
	}
}

浮点类型：float、double

• 与整数类型类似，Java 浮点类型也有固定的表数范围和字段长度，不受具体操作系统的影响。
• 浮点型常量有两种表示形式：
  • 十进制数形式：如：5.12 512.0f .512 (必须有小数点）
  • 科学计数法形式:如：5.12e2 512E2 100E-2
• float:单精度，尾数可以精确到7位有效数字。很多情况下，精度很难满足需求。double:双精度，精度是float的两倍。通常采用此类型。
• Java 的浮点型常量默认为double型，声明float型常量，须后加‘f’或‘F’。

类型	占用存储空间	表数范围
单精度float	4字节	-3.403E38 ~ 3.403E38
双精度double	8字节	-1.798E308 ~ 1.798E308

字符类型：char

• char 型数据用来表示通常意义上“字符”(2字节)
• Java中的所有字符都使用Unicode编码，故一个字符可以存储一个字母，一个汉字，或其他书面语的一个字符。
• 字符型变量的三种表现形式：
  • 字符常量是用单引号(‘ ’)括起来的单个字符。例如：char c1 = ‘a’; char c2 = ‘中’; char c3 = ‘9’;
  • Java中还允许使用转义字符‘\’来将其后的字符转变为特殊字符型常量。例如：char c3 = ‘\n’; //’\n’表示换行符
  • 直接使用Unicode值来表示字符型常量：‘\uXXXX’。其中，XXXX代表一个十六进制整数。如：\u000a 表示\n。
• char类型是可以进行运算的。因为它都对应有Unicode码。

/*
Java定义的数据类型

一、变量按照数据类型来分：

	基本数据类型：
		整型：byte \ short \ int \ long
		浮点型：float \ double
		字符型：char
		布尔型：boolean

	引用数据类型：
		类：class
		接口：interface
		数组：array

二、变量在类中声明的位置：
		成员变量 vs 局部变量
*/
class VariableTest1{
	public static void main(String[] args) {
		//2. 浮点型：float(4字节) \ double(8字节)
		//① 浮点型，表示带小数点的数值
		//② float表示数值的范围比long还大

		double d1 = 12.3;
		System.out.println(d1 +1);
		
		//定义float类型变量时，变量要以"f" 或"F"结尾
		float f1 = 12.3F;
		System.out.println(f1);

		//② 通常，定义浮点型变量时，使用double变量

		//3. 字符型：char(1字符=2字节)
		//① 定义char型变量，通常使用一对'' 
		char c1 = 'a';
		//编译不通过
		//c1 = 'AB';
		System.out.println(c1);

		char c2 = '1';
		char c3 = '中';
		char c4 = '&';
		System.out.println(c2);
		System.out.println(c3);
		System.out.println(c4);

		//② 表示方式：1.声明一个字符；2.转义字符；3.直接使用Unicode值来表示字符型常量
		char c5 = '\n';	//换行符
		c5 = '\t';	//制表符
		System.out.print("hello" + c5);
		System.out.println("world");

		char c6 = '\u0123';
		System.out.println(c6);
		
		char c7 = '\u0043';
		System.out.println(c7);
	}
}

了解：ASCII 码

• 在计算机内部，所有数据都使用二进制表示。每一个二进制位（bit）有0 和1 两种状态，因此8个二进制位就可以组合出256 种状态，这被称为一个字节（byte）。一个字节一共可以用来表示256 种不同的状态，每一个状态对应一个符号，就是256 个符号，从0000000 到11111111。
• ASCII码：上个世纪60年代，美国制定了一套字符编码，对英语字符与二进制位之间的关系，做了统一规定。这被称为ASCII码。ASCII码一共规定了128个字符的编码，比如空格“SPACE”是32（二进制00100000），大写的字母A是65（二进制01000001）。这128个符号（包括32个不能打印出来的控制符号），只占用了一个字节的后面7位，最前面的1位统一规定为0。
• 缺点：
  • 不能表示所有字符。
  • 相同的编码表示的字符不一样：比如，130在法语编码中代表了é，在希伯来语编码中却代表了字母Gimel(ג)。

了解：Unicode 编码

• 乱码：世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。因此，要想打开一个文本文件，就必须知道它的编码方式，否则用错误的编码方式解读，就会出现乱码。
• Unicode：一种编码，将世界上所有的符号都纳入其中。每一个符号都给予一个独一无二的编码，使用Unicode 没有乱码的问题。
• Unicode 的缺点：Unicode 只规定了符号的二进制代码，却没有规定这个二进制代码应该如何存储：无法区别Unicode 和ASCII：计算机无法区分三个字节表示一个符号还是分别表示三个符号。另外，我们知道，英文字母只用一个字节表示就够了，如果unicode统一规定，每个符号用三个或四个字节表示，那么每个英文字母前都必然有二到三个字节是0，这对于存储空间来说是极大的浪费。

了解：UTF-8

• UTF-8 是在互联网上使用最广的一种Unicode 的实现方式。
• UTF-8 是一种变长的编码方式。它可以使用1-6 个字节表示一个符号，根据不同的符号而变化字节长度。
• UTF-8的编码规则：
  • 对于单字节的UTF-8编码，该字节的最高位为0，其余7位用来对字符进行编码（等同于ASCII码）。
  • 对于多字节的UTF-8编码，如果编码包含n 个字节，那么第一个字节的前n位为1，第一个字节的第n+1 位为0，该字节的剩余各位用来对字符进行编码。在第一个字节之后的所有的字节，都是最高两位为"10"，其余6位用来对字符进行编码。
    尚硅谷_宋红康_计算机字符编码.pdf

布尔类型：boolean

• boolean 类型用来判断逻辑条件，一般用于程序流程控制：
  • if条件控制语句；
  • while循环控制语句；
  • do-while循环控制语句；
  • for循环控制语句；
• boolean类型数据只允许取值true和false，无null。
  • 不可以使用0或非0 的整数替代false和true，这点和C语言不同。
  • Java虚拟机中没有任何供boolean值专用的字节码指令，Java语言表达所操作的boolean值，在编译之后都使用java虚拟机中的int数据类型来代替：true用1表示，false用0表示。———《java虚拟机规范8版》

class VariableTest1{
	public static void main(String[] args) {
		//4. 布尔型：boolean
		//① 只能取两个值之一：true 、false
		//② 常常在条件判断、循环结构中使用
		boolean bb1 = true;
		System.out.println(bb1);

		boolean isMarried = true;
		if(isMarried){
			System.out.println("禁止入内！");
		}else{
			System.out.println("可以参观！");
		}
	}
}

基本数据类型转换

• 自动类型转换：容量小的类型自动转换为容量大的数据类型。数据类型按容量大小排序为：

• 有多种类型的数据混合运算时，系统首先自动将所有数据转换成容量最大的那种数据类型，然后再进行计算。
• byte,short,char之间不会相互转换，他们三者在计算时首先转换为int类型。
• boolean类型不能与其它数据类型运算。
• 当把任何基本数据类型的值和字符串(String)进行连接运算时(+)，基本数据类型的值将自动转化为字符串(String)类型。

/*
基本数据类型之间的运算规则：

前提：这里讨论只是7中基本数据类型变量的运算。不包含boolean类型的。
1. 自动类型提升：
	当容量小的数据类型的变量和容量大的数据类型的变量做运算时，结果自动提升为容量大的数据类型。
	byte-->short-->int-->long-->float-->double
	char、byte、short-->int-->long-->float-->double

	特别的：当byte、char、short三种类型的变量做运算时，结果为int类型

2. 强制类型转换：
	
说明：此时容量大小指的是，表示数的范围的大和小。比如：float容量要大于long的容量
*/
class VariableTest2{
	public static void main(String[] args) {
		byte b1 = 2;
		int i1 = 129;
		//编译不通过
//		byte b2 = b1 + i1;
		int i2 = b1 + i1;
		long l1 = b1 + i1;
		System.out.println(i2);
		System.out.println(l1);

		float f = b1 + i1;
		System.out.println(f);
		//***************特别的**************************
		char c1 = 'a';	//97
		int i3 = 10;
		int i4 = c1 + i3;
		System.out.println(i4);

		short s2 = 10;
		//编译错误
//		char c3 = c1 + s2;
		
		byte b2 = 10;
//		char c3 = c1 + b2;	//编译不通过

//		short s3 = b2 + s2;	//编译不通过
		
//		short s4 = b1 + b2;	//编译不通过
	}
}

class VariableTest4{
	public static void main(String[] args){
		//1. 编码情况
		long l = 123456;
		System.out.println(l);
		//编译失败：过大的整数
		//long l1 = 452367894586235;
		long l1 = 452367894586235L;

		//**************************
		//编译失败
//		float f1 = 12.3;
		
		//2. 编码情况2:
		//整型变量，默认类型为int型
		//浮点型变量，默认类型为double型
		byte b = 12;
	//	byte b1 = b + 1;	//编译失败
		
	//	float f1 = b + 12.3;	//编译失败
	}
}

字符串类型：String

• String不是基本数据类型，属于引用数据类型
• 使用方式与基本数据类型一致。例如：String str= “abcd”;
• 一个字符串可以串接另一个字符串，也可以直接串接其他类型的数据。例如：

/*
String类型变量的使用
1. String属于引用数据类型
2. 声明String类型变量时，使用一对""
3. String可以和8种基本数据类型变量做运算，且运算只能是连接运算；+
4. 运算的结果任然是String类型

*/
class StringTest{
	public static void main(String[] args){

		String s1 = "Good Moon!";

		System.out.println(s1);

		String s2 = "a";
		String s3 = "";

//		char c = '';	//编译不通过
		
		//*******************************
		int number = 1001;
		String numberStr = "学号:";
		String info = numberStr + number;	//连接运算
		boolean b1 = true;
		String info1 = info + true;
		System.out.println(info1);
	}
}

练习1

String str1 = 4; //判断对错：no
String str2 = 3.5f + “”; //判断str2对错：yes
System.out.println(str2); //输出：”3.5”
System.out.println(3+4+“Hello!”); //输出：7Hello!
System.out.println(“Hello!”+3+4); //输出：Hello!34
System.out.println(‘a’+1+“Hello!”); //输出：98Hello!
System.out.println(“Hello”+‘a’+1); //输出：Helloa1

强制类型转换

• 自动类型转换的逆过程，将容量大的数据类型转换为容量小的数据类型。使用时要加上强制转换符：()，但可能造成精度降低或溢出,格外要注意。
• 通常，字符串不能直接转换为基本类型，但通过基本类型对应的包装类则可以实现把字符串转换成基本类型。
• 如：String a = “43”; inti= Integer.parseInt(a);
• boolean类型不可以转换为其它的数据类型。

练习2

• 判断是否能通过编译

short s = 5;
s = s-2; //判断：no
byte b = 3;
b = b + 4;//判断：no
b = (byte)(b+4);//判断：yes
char c = ‘a’;
int i = 5;
float d = .314F;
double result = c+i+d; //判断：yes
byte b = 5;
short s = 3;
short t = s + b;//判断：no

进制与进制间的转换

世界上有10种人，认识和不认识二进制的。

关于进制

• 所有数字在计算机底层都以二进制形式存在。
• 对于整数，有四种表示方式：
  • 二进制(binary)：0,1 ，满2进1.以0b或0B开头。
  • 十进制(decimal)：0-9 ，满10进1。
  • 八进制(octal)：0-7 ，满8进1. 以数字0开头表示。
  • 十六进制(hex)：0-9及A-F，满16进1. 以0x或0X开头表示。此处的A-F不区分大小写。如：0x21AF +1= 0X21B0

class BinaryTest{
	public static void main(String[] args){

		int num1 = 0b110;
		int num2 = 110;
		int num3 = 0127;
		int num4 = 0x110A;

		System.out.println("num1 = " + num1);
		System.out.println("num2 = " + num2);
		System.out.println("num3 = " + num3);
		System.out.println("num4 = " + num4);
	}
}

二进制

• Java整数常量默认是int类型，当用二进制定义整数时，其第32位是符号位；当是long类型时，二进制默认占64位，第64位是符号位
• 二进制的整数有如下三种形式：
  • 原码：直接将一个数值换成二进制数。最高位是符号位
  • 负数的反码：是对原码按位取反，只是最高位（符号位）确定为1。
  • 负数的补码：其反码加1。计算机以二进制补码的形式保存所有的整数。
  • 正数的原码、反码、补码都相同负数的补码是其反码+1

为什么要使用原码、反码、补码表示形式呢？

计算机辨别“符号位”显然会让计算机的基础电路设计变得十分复杂! 于是人们想出了将符号位也参与运算的方法. 我们知道, 根据运算法则减去一个正数等于加上一个负数, 即: 1-1 = 1 + (-1) = 0 , 所以机器可以只有加法而没有减法, 这样计算机运算的设计就更简单了。

二进制——》十进制

• 原码与反码是帮助推导出补码而存在的！！！

十进制——》二进制

• 对于正数来讲：原码、反码、补码是相同的：三码合一。
• 计算机底层都是使用二进制表示的数值。
• 计算机底层都是使用的数值的补码保存数据的。

进制间转化

• 十进制二进制互转
  • 二进制转成十进制乘以2的幂数
  • 十进制转成二进制除以2取余数

整个Java全栈系列都是笔者自己敲的笔记。写作不易，如果可以，点个赞呗！✌