基础篇：java基本数据类型

1：java几种基本数据类型大小

关键字	类型	位数 (8位一字节)	取值范围(表示范围)
byte	整型	8	-2^7 ~ 2^7-1
short	整型	16	-2^15 ~ 2^15-1
int	整型	32	-2^31 ~ 2^31-1
long	整型	64	-2^63 ~ 2^63-1
float	浮点数	32	3.402823e+38 ~ 1.401298e-45
double	浮点数	64	1.797693e+308~ 4.9000000e-324
char	文本型	16	0 ~ 2^16-1
boolean	布尔值	32/8	true/false

boolean的占用大小是多少，有如下说法

• 1bit: boolean编译后的是使用1和0储存，理论上只需1bit即可储存
• 1byte: 计算机处理数据的最小单位是1byte,用一字节的最低位存储，其他的用0填补。如果值是true则储存二进制为0000 0001，false则是0000 0000
• 4byte or 1btye: java虚拟机没有对boolean类型的专用字节码指令，表达式所操作的boolean在编译之后是使用int数据类型来代替的，而boolean数组则会被编译成byte数组

正解 在java里的正确回答应该是boolean类型单独使用是4个byte,在数组里则是1个byte。但是虚拟机为什么不用byte或short代替boolean而是int,这样不是更节省内存空间？因为int对于32位处理器，一次处理的数据是32位，CPU寻址也是32位的查找，具有高效储存的特点（如果有更好的理解，大家共同交流下）

2：64位的JVM中，int类型长度是多少

32位；int是32位类型，不会随着系统或者jvm的位数而改变

3：char类型变量能不能储存一个中文的汉字，为什么

中文unicode编码方式每个字符占用两个字节，char是16位类型，中文储存需要两个字节，因此可以储存中文字符。

4：浮点数float和双精度浮点数double表示法

浮点数的二进制表示法由三部分组成

• 符号位
• 指数位
• 尾数为

float、double二进制结构

类型	符号位	指数位(e)	尾数位(m)
float	1	8	23
double	1	11	52

• 符号位部分用来储存数字符号，区分正负数，0 正 1 负

• 指数位储存指数，指数也有正负，指数确定大小范围

  • 指数是有符号的，但有符号整数比无符号整数计算麻烦，因此实际储存是将指数转为无符号整数，8bit的范围为0~255，真实的指数需要减去偏移量127。范围在（-126 ~ 128）

• 尾数位存储小数部分，确定浮点数精度，小数能表示的数越大，精度越大，数值越准确

  • float的尾数位是23，2^23=8388608 ，8388608是个7位数的十进制，如果加上忽略的整数位，最多可表示8位的十进制。但是绝对能保证有效是7位左右的十进制数；double尾数位是52，2^{52=4503599627370496，16位的数字，加上整数位2}53也是个16位数字，因此绝对能保证有效位精确是15位的十进制数

• 15.625的存储示例：

  • 15.625 换成二进制 1111.101

  • 将1111.101 右移三位，剩小数点前1位： 1.111101 * 2^3

  • 底数位：因为小数点前必是1，因此只需记录小数点后的位数即可，此时底数是 1111 01 ,低位补零：111 1010 0000 0000 0000 0000

  • 指数位：指数为3，加上127（反转时则减去127）得130，指数位二进制为1000 0010

  • 符号位：正数 0

  • 15.625 在内存的二进制形式表示为

    符号	指数	尾数
    0	1000 0010	111 1010 0000 0000 0000 0000

5：基本类型对应的包装类，区别

基本类型	包装类
boolean	Boolean
short	Short
byte	Byte
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character

• 对于万物皆对象的java,为什么会存在基本类型?因为java产生对象，一般是需在堆创建维护，再通过栈的引用来使用，但是对于简单的小的变量，需要在堆创建再使用太麻烦了

• 为什么会有包装类

  • 包装类将基本类型包装起来，使其具有对象的性质，可以添加属性和方法，丰富基本类型的操作
  • 对于泛型编程，或使用collection集合，需要包装类。因为ArrayList，HashMap的泛型无法指定基本类型
  • 区别，基本类型可以直接声明使用，包装类需要在堆创建，再通过引用使用；基本类型默认初始值，int为0，boolean则是true/false，且无法赋值为null；而包装类默认初始值是null

• 需要注意的点：Byte、Int、Short、Long直接赋值（或使用valueOf）如Integer x = value(value 在-128 ~ 127)是直接引用常量池里的对象，此时对象比较 == 和 equals 都为true ；Character声明值则在0~127 是引用常量池对象、

6：基本类型的自动转换

自动转换规则有如下几个

• 布尔类型boolean不存在隐式转换为其他类型（非自动封装类型）

• 整数类型的自动提升

  • byte -> (short/char) -> int -> long (自动提升链)
  • 表示范围低的数据类型可隐式自动提升为表示范围高的数据类型（byte b = 1; short s = b; ）;无编译错误
  • short 和 char 都是16位，但是不能隐式转换

• 字符型数据向整型数据的自动转换

  • char是无符号类型，表示范围在（0~2^16-1），可隐式转为int或long类型

• 整型、字符型数据都可向浮点型的自动转换

  • 因为浮点型能保存的有效数字是限制的，需要考虑转换后的有效位问题

• 浮点型数据的自动提升

  • float转double存在精误差问题，double如果强制转float则存在精度丢失问题

7：short s1 = 1; s1 = s1 + 1;有错吗? short s1 = 1; s1 += 1;有错吗？

• s1 = s1+1 中的1默认类型是int，表达式中低范围类型s1会默认转为int来相加，得到int型的结果，最后int型的结果不能隐式转为short，编译报错
• s1 += 1; 存在隐含的强制转化 s1 += 1 -> s1 = (short) s1+ 1; 编译不会报错

8：不同的基本类型强制转换，可能会产生什么问题

• 浮点型转整型，精度丢失、数据溢出
• 取值范围大的整型转取值范围小的整型，数据溢出，高位丢失

9：float f = 3.4; 是否正确？

在java里，不加后缀修饰的浮点数默认是double类型。double类型不能隐式类型转成float,编译会报错

10：表达式3*0.1 == 0.3 将会返回什么？true还是false？

浮点型存在精度问题，3*0.1得到的double数据尾数位 和 0.3 尾数位是不一样的 ，false

11：浮点数和BigDecimal

• 浮点类型使用二进制存储，无论float(7),double(15),其有效位是有限制的，存在舍入误差，精度容易缺失

• 十进制小数转为浮点数再计算，严重存在精度问题。那么是否可以把十进制小数扩大N倍化为整数维度来计算，并保留其精度位数，这就是BigDecimal

• BigDecimal是基于BigInteger来处理计算,BigInteger内部有一个int[] mag,表示存放正数的原字节数组 BigInteger原理

• 构造BigDecimal时避免使用浮点类型构造，会出现精度问题。尽量使用字符串来创建BigDecimal，或者使用valueOf方法

  BigDecimal data= new BigDecimal(0.1);
  System.out.println("data:" + data);
  
  result:
  data:0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
  

• BigDecimal 进行除法运算不整除时出现无限循环小数，会抛出 ArithmeticException 异常，需要指定精度

• 指定精度位数，同时需要指定舍入模式

12：switch语句能否作用在 byte 类型变量上，能否作用在long类型变量上，能否作用在 String 类型变量上？

• switch(expr) expr 需要时int类型，而byte,char,short 会自动提升为int，因此可以作用在switch关键字。long,float,double不能自动转为int，编译会报错

• String 也不能自动转为int，在1.7之前也是不能用在switch。但是1.7之后JDK支持String,通过String.hashCode返回一个int类型，并在case里再次使用String.equals比较

  //语法糖反编译
  switch(s.hashCode()){
  	default;
  		break;
  	case 3556498:
  		if(s.equals("test")){
  			.....
  		}
  		break;
  }
  

13：能否在不进行强制转换的情况下将一个double值赋值给long类型的变量

不行，因为double取值范围大于long类型。不强制转换会编译报错。如果使用 += 操作符编译不会报错，但是存在隐含的强制转换

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参考文章

• 你真的知道Java中boolean类型占用多少个字节吗？
• 为什么浮点数比int，long表示的范围要大？