【JavaSE】数据类型和运算符
文章目录
- 一. 数据类型
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- 1. 整数类型
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- 1.1 整型（int）
- 1.2 长整型（long）
- 1.3 字节类型（byte）
- 1.4 短整型（short）
- 2. 浮点数类型
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- 2.1 双精度浮点型（double）
- 2.2 单精度浮点型（float）
- 4. 字符类型（char）
- 4. 字符串类型（String）
- 5. 布尔类型（boolean）
- 6. 几点补充
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- 6.1 变量命名规则
- 6.2 区分常量和变量
- 6.3 理解类型转换
- 6.4. 理解类型提升
- 6.5 int和String之间的相互转换
- 二. 运算符
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- 1. 算术运算符
- 2. 关系运算符
- 3. 逻辑运算符
- 4. 位运算符
- 5. 移位运算符
- 6. 条件运算符
- 三. 注释
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- 1. 基本规则
- 2. 注释规范
一. 数据类型
Java中一共有8中基本数据类型，此外还有很多引用数据，它们如下图所示：
1. 整数类型
注意：Java当中的整数没有所谓的无符号（unsigned）类型，统一都是有符号的。
1.1 整型（int）
下面定义一个整型变量：
int num = 10;
注意事项：
- 变量指的是程序运行时其值可以改变的量
- 类型则是对变量的种类进行了划分，不同的类型的变量具有不同的特性
- 变量名是变量的标识，后续都是通过这个名字来使用变量
- int 表示变量的类型是一个整型
- Java中 = 表示赋值(和数学不一样，数学中表示等价)，意思是给变量设置一个初始值或重新给值。
- 初始化操作是可选的，但是建议创建变量的时候都显式初始化
- 不要忘记最后的分号，否则会编译失败
int类型的大小和表示范围
在Java中，一个int类型的变量占4个字节（即32个bit位）和操作系统没有直接关系，这充分说明了Java的可移植性强。4个字节表示的数据范围是[-2^31, +2^31-1]：
使用以下代码查看Java中的int数据范围：
// 输出：2147483647
System.out.println(Integer.MAX_VALUE);
// 输出：2147483648
System.out.println(Integer.MIN_VALUE);
PS：Integer是int的包装类，相当于int的puls版本。
如果运算的结果超出了int的最大范围，就会出现溢出的情况：
1.2 长整型（long）
21亿这样的数字对于当前的大数据时代来说，是很容易超出的，针对这种情况，我们就需要使用更大范围的数据类型来表示。Java中提供了long类型。
下面定义三个长整型变量：
// long类型变量的值有以下三种写法
long num1 = 10;
long num2 = 10L;
long num3 = 10l;
注意事项：
- 初始化设定的值为10L表示这是一个长整型的字面常量，10l也可以。
- 使用10初始化也可以，10字面常量的类型是int，赋值时会发生整型提升。10L的类型是long，使用10L或者10l更好一些。
- Java中没有long long类型。
long类型的大小和表示范围
Java中long类型占8个字节，表示的数据范围[-2^63, +2^63-1]，使用以下代码查看Java中长整型的数据范围：
// 输出：9223372036854775807
System.out.println(Long.MAX_VALUE);
// 输出：-9223372036854775808
System.out.println(Long.MIN_VALUE);
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。
1.3 字节类型（byte）
只占一个字节的byte类型只能表示整数；注意和C/C++中的char区分开，char表示出来的是字符。
byte num = 1;
注意事项：
- 字节类型和字符类型互不相干。
- 字节类型表示的也是整数。只占一个字节, 表示范围较小
[-128, +127]。 - 在Java当中，整数类型都是有取值范围的，存储数据的时候，不要超过那个范围，编译器会针对类型对变量的值进行检查是否在合法范围内。
1.4 短整型（short）
和C/C++一样，Java中也有short类型。
short num = 10;
注意事项：
- short类型占用2个字节，表示的数据范围是
[-32768，+32767]。 - 这个表示范围比较小，一般不推荐使用。
2. 浮点数类型
浮点数类型有两种：float、double，它们能表示的精度不一样，后者要大一些。
2.1 双精度浮点型（double）
double a = 1.0;
double b = 2.0;
System.out.println(a / b);// 0.5
Java中的double是8个字节，但实际上浮点数的内存布局和整数差别很大，我们看下面这段代码：
double num = 1.1;
// 输出 1.2100000000000002
System.out.println(num * num);
Java中double类型的内存布局遵守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的无限小数，这势必会存在一定的精度误差，所以不能单纯地用2^n形式表示来表示浮点数的数据范围。
2.2 单精度浮点型（float）
float类型在Java中占4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，不推荐使用 float。
float num = 1.1f;// 写作1.1F也可以，但不能不写
注意：float类型的变量在初始化给值时一定要加上f或F的标识。不然会报错：java: 不兼容的类型: 从double转换到float可能会有损失，因为在Java中浮点数字面常量值的类型默认是double（8字节）的，如果直接把它赋值给float（4字节）变量会有数据损失。
4. 字符类型（char）
char ch = 'A';
// 打印字符A的三种方法
System.out.println(ch);// 通过char类型变量来打印
System.out.println('A');// 通过字符的字面常量来打印
System.out.println((char)65);// 通过'A'的Unicode码来表示
注意事项：
- Java中使用
单引号 + 单个字母的形式表示字符的字面常量。 - 计算机中存储的字符本质上还是一个整数，在C语言中使用ASCII来表示字符，而Java中使用Unicode表示字符，因此在Java中一个字符占用两个字节，两个字节的话可以表示的字符种类更多，包括中文。
4. 字符串类型（String）
和上面的类型不同，String不是基本类型，而是引用类型。Java中使用双引号 + 若干字符的方式表示字符串常量值：
注意事项：
- 字符串中的一些特定的不太方便直接表示的字符需要进行转义：
- 字符串的 + 操作，表示字符串拼接：
- 当一个 + 表达式两边中存在至少一个字符串操作数的时候，执行的都是字符串拼接行为：
5. 布尔类型（boolean）
相当于C++中的bool类型，在Java中叫做boolean，不过二者还是有区别的。
boolean flag = true;
注意事项：
- boolean类型的变量只有两种取值：true和false，不能再有其他取值。
- Java中的boolean类型和int不能相互转换，不存在0表示false，非0表示true这样的说法。
- 在JVM的规范当中，并没有规定布尔类型的大小。有些书会说1bit，有些书又说是1byte，这个没有明确规定。
6. 几点补充
6.1 变量命名规则
硬性规则（必须遵守）：
- 变量名必须由数字、字母（大小写都可）、下划线构成，不能包含其他特殊符号。
- 数字不能开头：
- 变量名不能和Java的“关键字”重复。
- Java中的变量名是大小写敏感的，例如num和Num是两个不同的变量。
软性规则（建议遵守）：
- 变量名的词性推荐使用名词。
- 变量命名要具有描述性，能够见名知义。
- 当我们使用一个单词描述不清楚的时候，可以使用多个单词来命名。这时变量命名推荐小驼峰命名法，即除了第一个单词之外，后面单词的首字母都大写，如下图所示：
6.2 区分常量和变量
6.3 理解类型转换
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, 会进行较严格的校验，先看以下几个代码场景：
场景一：int 和 long/double 相互赋值
int a = 10;
long b = 20;
a = b; // 编译出错，提示可能会损失精度
b = a; // 编译通过
int a = 10;
double b = 1.0;
a = b; // 编译出错, 提示可能会损失精度.
b = a; // 编译通过.
分析：
- long表示的范围更大，可以将int赋值给long，但是不能将long赋值给int。
- double表示的范围更大，可以将int赋值给double，但是不能将double赋值给 int。
结论：不同数字类型的变量之间赋值：精度可以扩大但不能缩小，即使类型改变了也要尽可能的地保护数据安全。
场景二：int 和 boolean 相互赋值
int a = 10;
boolean b = true;
b = a; // 编译出错, 提示不兼容的类型
a = b; // 编译出错, 提示不兼容的类型
结论：int和boolean是毫不相干的两种类型，二者不能相互赋值。
场景三：整型字面值常量给 byte 赋值
// PS: 1、byte表示的数据范围是[-128, +127]
// 2、256已经超过了byte的范围, 而100还在范围之内
byte a = 100; // 编译通过
byte b = 256; // 编译报错, 提示：从int转换到byte可能会有损失
结论：使用字面值常量赋值的时候，Java会自动进行一些检查校验，判定赋值是否合理：
- 整数的话，会检查字面常量值是否在变量类型所能表示范围之内。
- 浮点数的话，会检查是否会有精度丢失，注意浮点数字面常量值类型默认是double，如果要赋值给float的话需要在数字最后加上F或f表示这个浮点数字面常量是float类型的。
创建四：使用强制类型转换
int a = 0;
double b = 10.5;
a = (int)b;// 编译通过
int a = 10;
boolean b = false;
b = (boolean)a; // 编译出错, 提示不兼容的类型
结论：
- 强制类型转换可能会导致精度丢失，如上面的例子中，赋值之后，10.5 就变成10了，小数点后面的部分被丢弃。
- 强制类型转换不是一定能成功，互不相干的类型之间就无法强转。
类型转换小结
- 不同数字类型的变量之间赋值，表示范围更小的类型能自动隐式类型转换成范围较大的类型。
- 不同数字类型的变量之间赋值，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，但是可能会发生精度丢失。
- 将一个字面值常量进行赋值的时候，Java会自动针对这个数字和变量的类型所能表示的范围进行检查：
- 整数的话，会检查字面常量值是否在变量类型所能表示范围之内。
- 浮点数的话，会检查是否会有精度丢失，注意浮点数字面常量值类型默认是double，如果要赋值给float的话需要在数字最后加上F或f表示这个浮点数字面常量是float类型的。
6.4. 理解类型提升
不同数字类型的变量在运算时会发生数值提升，具体看下面两个场景：
场景一：int 和 long 混合运算
int a = 10;
long b = 20;
int c = a + b; // 编译出错，提示将long转成int会丢失精度
long d = a + b;// 编译通过
分析：
- 当int和long混合运算的时候，int会提升成long，得到的结果仍然是long类型，需要使用long类型的变量来接收结果。
- 如果非要用int来接收结果，就需要进行强制类型转换。
场景二：byte 和 byte 的运算
分析：
- 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个字节的数字类型，会先提升成int，再参与计算。
- 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时会先将a、b都提升int，再进行计算，最终得到的结果也是int，这是赋给c，就会出现上述错误。
- 而右边10和20都是普通的整型字面常量，最终结果30也是一个普通字面常量，所以不会报错。
类型提升小结
- 不同数字类型的变量混合运算，范围小的会提升成范围大的，最后得到的结果是一个类型范围最大的临时变量。
- 对于short、byte这种小于4个字节数字类型，会先提升成4个字节的int再做运算。
6.5 int和String之间的相互转换
int转成String：利用String包装类的valueOf()方法，即可返回一个String类型的由整数转化而来的字符串，注意 valueOf 中的O是大写的。
int num = 10;
String s = String.valueOf(num);
String转成int：利用Integer包装类的parseInt()方法，把需要转化的字符串作为参数传入即可，注意 parseInt 中的I是大写的。
String s = "10";
int num = Integer.parseInt(s);
小结：对标C++中的转换
二. 运算符
PS：运算符之间是有优先级的，我们不需要去记忆谁的优先级高或低，只需根据自己的逻辑加上括号即可。
1. 算术运算符
算术运算符包括如下三个大类：
注意事项：
- %表示取余，不仅仅可以对int求模，也能对double来求模
- 取模就是取余数，最终结果的正负号取决于余数
- 0不能作为除数和取模数
- 自增/自减运算符，都有各自的前置和后置形式。自增使用时注意以下两点：
- 如果不取自增运算的表达式的返回值，则前置自增和后置自增没有区别
- 如果取表达式的返回值，则前置自增的返回值是自增之后的值，后置自增的返回值是自增之前的值。
2. 关系运算符
关系运算符主要有六个：> < >= <= == !=，注意关系运算符的表达式返回值都是boolean类型。
int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(a == b);// false
System.out.println(a != b);// true
System.out.println(a < b); // true
System.out.println(a > b); // false
System.out.println(a <= b);// true
System.out.println(a >= b);// false
3. 逻辑运算符
逻辑运算符主要有三个：&& || !，注意逻辑运算符的操作数（操作数往往是关系运算符的结果）和返回值都是boolean。
逻辑与 &&：全true才true，都则为false，这是个双目运算符
// 对于&&，如果左侧表达式值为false，
// 则表达式的整体的值一定是false，无需计算右侧表达式
System.out.println((10 > 20) && (10/0 == 0));// 打印 false
逻辑或 ||：全flase才false，否则为true，这是个双目运算符
// 对于||，如果左侧表达式值为true
// 则表达式的整体的值一定是true, 无需计算右侧表达式
System.out.println((10 < 20) || (10 / 0 == 0));// 打印 true
逻辑非 !：操作数为true，结果为false；操作数为false，结果为true（这是个单目运算符，只有一个操作数）
int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(!(a < b));// fasle
4. 位运算符
位运算符主要有四个：& | ~ ^。Java中对数据操作的最小单位不是字节, 而是二进制位，而位操作表示的就是按二进制位运算。
计算机内部都是使用二进制来存储和表示数据的（即01构成的序列）， 位运算就是在按照二进制位的每一位依次进行计算。
按位与 &：这是个双目运算符。两个二进制位中有0则结果为0，都是1结果才为1。
按位或 |：这是个双目运算符。两个二进制位中有1则为1，都是0结果才为0。
按位取反 ~：这是个单目运算符，运算规则如下：
- 如果该二进制位为0，则转为1
- 如果该二进制位为1，则转为0
5. 移位运算符
移位运算符有三个：<< >> >>>，它们都是按照二进制位来运算的。
左移 <<：最左侧位不要了，最右侧补0
右移 >>：最右侧位不要了，最左侧补符号位（正数补0，负数补1）
无符号右移 >>>：最右侧位不要了，最左侧不论正负数，统一都补0
移位运算符小结
- 左移 1 位，相当于原数字 * 2。左移 N 位，相当于原数字 * 2的N次方
- 右移 1 位，相当于原数字 / 2。右移 N 位，相当于原数字 / 2的N次方
- 在计算机中计算移位的效率高于计算乘除，当某个代码正好乘除2的N次方的时候，我们可以用移位运算代替，这样效率会高点。
- 移动负数位或者移位位数过大都没有意义
6. 条件运算符
条件运算符只有一个，也是Java中唯一的一个三目运算符。其格式如下：
表达式1 ? 表达式2 : 表达式3
- 当表达式1的值为true时，整个表达式的结果为表达式2的值（表达式3不会被执行）
- 当表达式1的值为false时，整个表达式的值为表达式3的值（表达式2不会被执行）
三. 注释
注释是为了让代码更容易被读懂而附加的描述信息。不参与编译运行，但是却非常重要。
时刻牢记！代码写出来是为了给人看的，更是为了给三个月后的你自己看的。
1. 基本规则
Java中的注释主要分为以下三种：
- 单行注释：// 注释内容（用的最多）
- 多行注释：/* 注释内容 */（不推荐）
- 文档注释： /** 文档注释 */（常见于方法和类之上描述方法和类的作用），可用来自动生成文档。
2. 注释规范
- 内容准确：注释内容要和代码一致、匹配，并在代码修改时及时更新
- 篇幅合理：注释既不应该太精简，也不应该长篇大论
- 使用中文：一般中国公司都要求使用中文写注释，外企另当别论
- 积极向上：注释中不要包含负能量(例如：领导SB等)