你知道为什么会划分数据类型吗?---JAVA数据类型与变量

前言:无论我们用任何一种语言敲代码,我们都离不开数据类型的使用.可是你有没有想过为什么会有数据类型呢? 一条语句可能由这样的结构组成:数据类型 变量=某个值,如:int a = 1; 那么我们可以将变量视作一块容纳数据的空间, 这个空间往往对应到"内存"这样的硬件设备上,而数据类型则向内存申请空间. 对于不同大小的变量对象，则用不同的数据类型向内存申请空间.这就好比买衣服时的尺码,把某一个范围内的身高和体重划分为S码、M码或L码,使得我们在挑选衣服时可以直接从某个码中挑选,让我们更快地找到适合自己的衣服. 追根究底，CPU计算整数和浮点数用了两种电路，所以要区分浮点型和整型.数据类型使得内存空间的利用率更高,让我们写代码更加灵活.

那么数据类型又是哪些呢? 变量又是什么? 变量又有哪些类型呢?

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1.变量

你可以把Java的变量想成是杯子、咖啡杯、茶杯、装满啤酒的泡沫红茶店跟鱼缸一样大的巨无霸杯、电影院贩卖爆米花用的大杯、独享杯、冠军杯、警察杯、有把手的杯以及绝对不能放进微波炉的那种镶有金属的杯。变量就像是杯子，是一种容器，承装某些事物.它有大小与类型.

1.1变量的概念

在程序中，除了有始终不变的常量外，有些内容可能会经常改变，比如：人的年龄、身高、成绩分数、数学函数的计算结果等，对于这些经常改变的内容，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。

1.2定义变量的语法格式

数据类型 变量名 = 初始值;

例如:

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
double d = 3.14;//定义双精度浮点型变量b
boolean b = true;//定义布尔类型变量b
//打印a b d
System.Out.println(a);
System.Out.println(d);
System.Out.println(b);
a = 100;
 // a是变量，a中的值是可以修改的，注意：= 在java中表示赋值，即将100交给a，a中保存的值就是100
System.Out.println(a);
// 注意：在一行可以定义多个相同类型的变量
int a1 = 10, a2 = 20, a3 = 30;
System.Out.println(a1);
System.Out.println(a2);
System.Out.println(a3)

软性建议:

• 在 Java 中， 变量的声明尽可能地靠近变量第一次使用的地方， 这是一种良好的程序编写风格.

• 可以在一行中声明多个变量,但不提倡使用这种风格。逐一声明每一个变量可以提高程序的可读性.

硬性规则:

声明一个变量之后，必须用赋值语句对变量进行初始化， 千万不要使用未初始化的变量,Java 编译器认为这样的语句序列是错误的.

在 Java 中可以将声明放在代码中的任何地方。例如，下列代码的书写形式在 Java中是完全合法的：

double salary = 65000.0;
System.out.println(salary);
int vacationDays = 12; // OK to declare a variable here

1.3变量名的命名规则

变量名必须是一个以字母开头并由字母或数字构成的序列。需要注意，与大多数程序设计语言相比，Java 中使用 Unicode 表示字符,所以Java 中“ 字母” 和“ 数字” 的范围更大。字母包括 ’A’ ~ ’Z’、 ’a '~ ’z '、'_'、'$'或在某种语言中表示字母的任何 Unicode 字符。例如， 希腊人可以用 π 。同样， 数字包括 '0' ~ '9’ 和在某种语言中表示数字的任何 Unicode 字符。 但 '+'和 ' © ’ 这样的符号不能出现在变量名中，空格也不行。并且大小写敏感,例如，hireday 和 hireDay 是两个不同的变量名。变量名的长度基本上没有限制。

软性建议:

• 命名时尽量使变量名中所有的字符都是有意义的.

• 在对两个不同的变量进行命名时， 最好不要只存在大小写上的差异.

• 尽管 $ 是一个合法的 Java 字符， 但不要在你自己的代码中使用这个字符. 它只用在 Java 编译器或其他工具生成的名字中.

• 不能使用 Java 保留字作为变量名.

2.常量

常量即程序运行期间，固定不变的量称为常量，比如：一个礼拜七天，一年12个月等。

2.1字面常量

在上一篇中,我们用java成功的在控制台上打印出了HelloWorld,而程序中的System.out.println("Hello World");语句,无论程序何时运行,输出的都是HelloWorld，其实"Hello World"就是字面常量。

如下,打印的都是字面常量.

public class Demo{
  public static void main(String[] args){
    System.Out.println("hello world!");
    System.Out.println(100);
    System.Out.println(3.14);
    System.Out.println('A');
    System.Out.println(true);
    System.Out.println(false);
}
}

2.1. 1字符串常量

由""括起来的，比如“12345”、“hello”、“你好”。

2.1.2 整型常量

程序中直接写的数字(注意没有小数点)，比如：100、1000

2.1.3浮点数常量

程序中直接写的小数，比如：3.14、0.49

2.1.4字符常量

由 单引号 括起来的当个字符，比如：‘A’、‘1’

2.1.5布尔常量

只有两种true和false

2.1.6空常量

null

用来标识一个不确定的对象,释放内存，让一个非null的引用类型变量指向null。这样这个对象就不再被任何对象应用了。等待JVM垃圾回收机制去回收。

我们可以类比C语言中的空指针NULL,C语言中,指针指向空间释放，会造成野指针,及时置NULL,可避免野指针.

2.2关键词final指示的常量

关键字 final 表示这个变量只能被赋值一次。一旦被赋值之后， 就不能够再更改了。

例如,

public class Constants{
  public static void main(String[]args){
    final double CM_PER_INCH = 2.54;
    double paperWidth = 8.5;
    double paperHeight = 11;
    System.out.println("Paper size in centimeters: " + paperWidth * CM PER INCH + " by " + paperHeight * CM.PER.INCH);
}
}

2.3类常量

一个常量可以在一个类中的多个方法中使用，通常将这些常量称为类常量。可以使用关键字 static final设置一个类常量。 下面是使用类常量的示例：

public class Constants2{
  public static final double CM_PER_INCH = 2.54;
  public static void main(Stringn args){
    double paperWidth = 8.5;
    double paperHeight = 11;
    System.out.println("Paper size in centimeters: "+ paperWidth * CMJERJNCH + by " + paperHeight * CM_PER_INCH) ;
}
}

注意: 类常量的定义位于 main 方法的外部。 因此， 在同一个类的其他方法中也可以使用这个常量。 而且， 如果一个常量被声明为 public， 那么其他类的方法也可以使用这个常量。 在这个示例中,Constants2.CM_PER-INCH 就是这样一个常量。

3.数据类型

java、C++等都是强类型语言(一种总是强制类型定义的语言，要求变量的使用要严格符合定义，所有变量都必须先定义后使用).也就是说，一旦一个变量被指定了某个数据类型，如果不经过强制转换，那么它就永远是这个数据类型了,并且当数据类型错误时编译器报错。C语言是弱类型语言,它的数据类型可以被忽略,与强类型定义语言相反， 一个变量可以赋不同数据类型的值,当数据类型错误时编译器只警告不报错。由此可见,在JAVA中数据类型的正确使用十分重要.

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。

3.1引用数据类型

引用数据类型非常多，大致包括：

类、 接口类型、 数组类型、 枚举类型、 注解类型、 字符串型

例如，String类型就是引用类型。

简单来说，所有的非基本数据类型都是引用数据类型。

3.1.1字符串类型

我们仔细回忆一下,在C语言语言中是否有字符串类型呢?答案是没有的.在C语言中我们用例如:char* p = "hello";或char[] p = "hello";定义一个字符串,实际上变量p中存储的是字符串的首地址,变量p的数据类型分别是字符指针和字符数组.然而在JAVA中,我们可以这样定义一个字符串类型变量:String str = "hello";

• 在字符串类型中运算符+表示拼接,例如:

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
}

注意:字符串用+与其他类型拼接时顺序很重要,这时往往要考虑是否加(),如下图

• 有时候需要将字符串和整形数字之间进行转换：

int 转成 String

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

怎么了解valueof()方法呢?

在IDEA中可以通过鼠标点中方法,按住ctrl键,点击鼠标左键看java方法valueOf()的语言代码.点击左下角的structure可以看到string的所有方法.

String 转成 int

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

关于字符串类型将会在以后的章节详细分析,敬请期待.

3.2基本数据类型

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

①整数类型：long、int、short、byte

②浮点类型：float、double

③字符类型：char

④布尔类型：boolean

八种:

所有的非基本数据类型都是引用数据类型。

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,short占2个字节,byte占1个字节,double占8个字节.

• 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.

• 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.

• 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.

• 变量设置初始值时，值不能超过数据类型的表示范围，否则会导致溢出.

• Java不支持无符号数据类型. byte，short，int和long都是有符号数据类型. 对于有符号数据类型，值范围的一半存储正数，一半用于负数，因为一个位用于存储值的符号. 例如，一个字节需要8位;其范围是-128到127.如果只在一个字节中存储正数，则其范围将为0到255. Java在包装器类中有一些静态方法，以支持处理带符号值中的位的操作，就像它们是无符号整数一样. 这些方法将指定的字节参数转换为int和long，就像该字节存储无符号值一样. 如果指定的字节为零或正，则转换的int和long值将相同.

3.2.1整型变量

整型变量赋值方式:

// 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);
// 使用方式二定义后，在使用前如果没有赋值，则编译期间会报错
int c;
System.Out.println(c);
c = 100;
// int型变量所能表示的范围：
System.Out.println(Integer.MIN_VALUE);
System.Out.println(Integer.MAX_VALUE);
// 注意：在定义int性变量时，所赋值不能超过int的范围
int d = 12345678901234; // 编译时报错，初值超过了int的范围

int的包装类型为 Integer.

注意:包装类是指类型的plus版本,功能比简单的类型多,具体详解请听下回分解.<(*￣▽￣*)/

3.2.2长整型变量

长整形变量的赋值方式:

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.
System.Out.println(Long.MIN_VALUE);
System.Out.println(Long.MAX_VALUE);

长整型变量的初始值后加L或者l，推荐加L.

long的包装类型为Long.

3.3.3短整型变量

短整型的赋值方式:

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);

short的包装类型为Short.

3.2.4字符型变量

字符型的赋值方式:

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 = '美';
System.out.println(c3);

注意:

• 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, 每一个字符对应一个ASCII值,一个字符占用一个字节,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.

所以当我用以下程序执行javac 时,可能出现以下错误:

此时我们在执行 javac 时加上 -encoding UTF-8 选项即可

• char的包装类型为Character.

3.2.5浮点型变量

3.2.5.1双精度浮点型

双精度浮点型的赋值方式:

double d = 3.14;
System.Out.println(d);

• 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.如下代码打印结果为0.

double d = 3.14;
System.Out.println(d);

• 浮点数与整数在内存中的存储方式不同，不能单纯使用 2的n次方的形式来计算.如下代码打印结果为1.2100000000000002.

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

这是因为小数在计算机中没有完全的表示只能说精确到某一位.

• 我们可以回顾一下C语言中整数与浮点数的存储方式:

整形的存储方式:

在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。正数的源码、反码和补码一致.
原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）此外，补码与原码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；同时，加法和减法也可以统一处理（CPU只有加法器）此外，补码与原码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。

浮点型的存储方式:

根据国际标准IEEE（电气和电子工程协会） 754，任意一个二进制浮点数V可以表示成下面的形式：
(-1)^S * M * 2^E
(-1)^S表示符号位，当S=0，V为正数；当S=1，V为负数。
M表示有效数字，大于等于1，小于2。
2^E表示指数位

• 而在JAVA中double 类型的内存布局同样遵守 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。

• double的包装类型为Double.

3.2.5.2单精度浮点型

短整型的赋值方式:

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

• float 类型样遵守 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。

3.2.6字节型变量

字节型的赋值方式:

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);

• 字节的包装类型为Byte.

• 字节型变量本质上也是整型变量

3.2.7布尔型变量

布尔类型的赋值方式:

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

注意:

• 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.

例如下列代码可能出现错误:

boolean value = true;
System.out.println(value + 1);
// 代码编译会出现如下错误

编译器可能会报这样的错误: 二元运算符 '+' 的操作数类型错误

这是因为第一个数据类型: boolean,第二个数据类型: int,不能用运算符操作.

• boolean的包装类型为Boolean.

3.3与C语言中的数据类型对比

4.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.

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)。

如下程序,当数据范围小的数据赋值给数据范围大的数据不会报错,反之,报错.

4.1 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
//正确的写法如下:
a = (int)b;
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
//正确写法如下:
f =(float)d;
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

4.2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：

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 强制类型转换不一定能成功，不相干的类型不能互相转换.

5. 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。

5.1. 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
//此时可以改成以下两种方式,但后者更安全.
int c = (int)a + b;
long d = a + b; // 编译成功：a + b==>int + long--->long + long 赋值给long

5.2. byte与byte的运算

错误例子:

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, 这时赋给 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.

正确例子:

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

【类型提升小结:】

1. 不同类型的数据混合运算, 范围小的会提升成范围大的.

2. 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