第三章第一节 数据类型与类型检查
Outline
- 数据类型
- 基本数据类型
- 对象数据类型
- 类型检查
- 静态类型检查
- 动态类型检查
- 可变的值与不可变的引用
- 可变的值
- 不可变的引用
- 复杂数据类型：容器类
Notes
##数据类型及其表达
【基本数据类型】（引自 菜鸟教程）
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。
- byte：数据类型是8位、有符号的，以二进制补码表示的整数；
- 最小值是 -128（-2^7）；最大值是 127（2^7-1）；默认值是 0；
- byte 类型用在大型数组中节约空间，主要代替整数，因为 byte 变量占用的空间只有 int 类型的四分之一；
- short：数据类型是 16 位、有符号的以二进制补码表示的整数
- 最小值是 -32768（-2^15）；最大值是 32767（2^15 - 1）；默认值是 0；
- Short 数据类型也可以像 byte 那样节省空间。一个short变量是int型变量所占空间的二分之一；
- int：数据类型是32位、有符号的以二进制补码表示的整数；
- 最小值是（-2^31）；最大值是 （2^31 - 1）；默认值是0；
- 一般地整型变量默认为 int 类型；
- long：数据类型是 64 位、有符号的以二进制补码表示的整数；
- 最小值是 （-2^63）；最大值是 （2^63 -1）；默认值是 0L；
- 这种类型主要使用在需要比较大整数的系统上；
- float：数据类型是单精度、32位、符合IEEE 754标准的浮点数；
- float 在储存大型浮点数组的时候可节省内存空间；
- 默认值是 0.0f；
- double：数据类型是双精度、64 位、符合IEEE 754标准的浮点数；
- 浮点数的默认类型为double类型；
- double类型同样不能表示精确的值，如货币；
- 默认值是 0.0d；
- boolean：数据类型表示一位的信息；
- 只有两个取值：true 和 false；
- 默认值是 false；
- char：是一个单一的 16 位 Unicode 字符
- 最小值是 \u0000（即为0）；最大值是 \uffff（即为65,535）；
- char 数据类型可以储存任何字符；例子：char letter = 'A';
【对象数据结构】
- 对象：对象是类的一个实例，有状态和行为。
- 类：类是一个模板，它描述一类对象的行为和状态。
- Java作为一种面向对象语言，支持多态、继承、封装、抽象、重载等概念（Java教程）
【包装类】
- 对于包装类说，这些类的用途主要包含两种：
- 作为和基本数据类型对应的类类型存在，方便涉及到对象的操作。
- 包含每种基本数据类型的相关属性如最大值、最小值等，以及相关的操作方法。
- java中有八种基本数据类型对应的封装类型是：Integer(BigInteger表示一个任意大小的整数),Double ,Long ,Float, Short,Byte,Character,Boolean;
- 包装类的效率更低，编译器会自动进行转换；
- 参考 Java API java.lang
## 类型检查
Java是⼀种静态类型的语⾔；所有变量的类型在编译的时候就已经知道了（程序还没有运⾏），所以编译器也可以测出每⼀个表达式的类型。在动态类型语⾔中（例如Python），这种类型检查是发⽣在程序运⾏的时候。
【动态检查】关于“值”的检查
- bug在运行中被发现
- 倾向于检查特定值才出发的错误
- 动态分析检查的类型：
- ⾮法的变量值。例如整型变量x、y，表达式x/y 只有在运⾏后y为0才会报错，否则就是正确的。
- 非法的返回值。例如最后得到的返回值⽆法⽤声明的类型来表⽰。
- 越界访问。例如在⼀个字符串中使⽤⼀个负数索引。
- 空指针，使⽤⼀个null 对象解引⽤。
【静态检查】：关于“类型”的检查
- 静态检查>>动态检查>>无检查
- 在编译阶段发现错误，避免将错误带入到运行阶段，提高程序的正确性\健壮性
- 静态分析检查的类型
- 语法错误，例如多余的标点符号或者错误的关键词。即使在动态类型的语⾔例如Python中也会做这种检查：如果你有⼀个多余的缩进，在运⾏之前就能发现它。
- 类名\函数名错误，例如Math.sine(2) . (应该是 sin )
- 参数数目错误，例如 Math.sin(30, 20)
- 参数的型错误 Math.sin("30")
- 返回值类型错误 ，例如⼀个声明返回 int 类型函数 return "30”
- 更多 关于静态\动态检查 请查看 MIT Software Construction Reading 1
## 可变性和不可变性
- 改变一个变量：是将该变量指向另一个值得存储空间
- 改变一个变量的值：是将该变量当前指向的值的存储空间中写入一个新的值
【不变性】（immutability）
- final 变量能被显式地初始化并且只能初始化一次。不变数据类型，一旦被创建，值不可修改；
- 不可变的引用是指一旦指定引用位置后，不可再次指定。
- 如果编译器不能确定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
- 注意：
- 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
【可变性】（mutability）
- 不变对象：一旦被创建，始终指向同个值/引用
- 可变对象：拥有方法以修改自己的值/引用
- Sting与StingBuilder
- String：不可变数据类型，在修改时必须创建一个新的String对象
String s = "a"; a = s + "b";//s = s.concat("b"); -
StringBuilder:可改变的数据类型，可以直接修改对象的值
StringBuilder sb = new StringBuilder("a"); sb.append("b");
- String：不可变数据类型，在修改时必须创建一个新的String对象
【可变性与不可变性的优缺点】
- 可变数据类型最小化的拷贝以提高效率；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 )
- 可变数据类型，可获得更好的效能；
- 可变数据类型也适合在多个模块之间共享数据；
- 不可变数据类型更安全，更易于理解，也更方便改变；