Day01_变量和数据类型(注释,关键字,标识符,数据类型,字面量,变量,常量,进制,计算机存储单位,Java的基本数据类型的存储范围,计算机如何表示数据)

JavaSE_Day01 变量和数据类型

学习目标

• 会使用单行注释和多行注释
• 能够辨识关键字
• 理解标识符的含义，正确定义标识符
• 理解Java中的基本数据类型分类
• 能够理解常量的概念
• 能够定义8种基本数据类型的变量
• 了解进制

1.1 注释（comment）（掌握）

注释：就是对代码的解释和说明。其目的是让人们能够更加轻松地了解代码。为代码添加适当的注释，是十分必须要的，它不影响程序的编译和运行。

Java中有单行注释、多行注释和文档注释

• 单行注释以 //开头，以换行结束，格式如下：

// 单行注释内容

• 多行注释以 /*开头，以*/结束，格式如下：

/*
	多行注释内容
 */

• 文档注释以/**开头，以*/结束，Java特有的注释，结合

/**
	文档注释内容
*/

//单行注释

/*
多行注释
*/

/**
文档注释演示
@author atguigu
*/
public class Comments{
    
	/**
	Java程序的入口
	@param String[] args main方法的命令参数
	*/
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("hello");
    }
}

常见的几个注释：

• @author 标明开发该类模块的作者，多个作者之间使用,分割

• @version 标明该类模块的版本

• @see 参考转向，也就是相关主题

• @since 从哪个版本开始增加的

• @param 对方法中某参数的说明，如果没有参数就不能写（后面再学）

• @return 对方法返回值的说明，如果方法的返回值类型是void就不能写（后面再学）

• @throws/@exception 对方法可能抛出的异常进行说明 ，如果方法没有用throws显式抛出的异常就不能写（后面再学）

其中 @param @return 和 @exception 这三个标记都是只用于方法的。

• @param的格式要求：@param 形参名 形参类型 形参说明
• @return 的格式要求：@return 返回值类型 返回值说明
• @exception 的格式要求：@exception 异常类型 异常说明
• @param和@exception可以并列多个

使用javadoc工具可以基于文档注释生成API文档。

用法: javadoc [options] [packagenames] [sourcefiles] [@files]

例如：

javadoc -author -d doc Comments.java

1.2 关键字（keyword）（掌握）

关键字：是指在程序中，Java已经定义好的单词，具有特殊含义。

HelloWorld案例中，出现的关键字有 public 、class 、 static 、  void  等，这些单词已经被Java定义好。
关键字比较多，不需要今天一口气全记住，学到哪里记到哪里即可
    
关键字的特点：全部都是小写字母。
Java8关键字一共50个，其中const和goto是保留字。
true,false,null看起来像关键字，但从技术角度，它们是特殊的布尔值和空值。

1.3 标识符( identifier)（掌握）

简单的说，凡是程序员自己命名的部分都可以称为标识符。

即给类、变量、方法、包等命名的字符序列，称为标识符。

更多细节详见《代码整洁之道.pdf》《阿里的Java开发手册》

1.3.1 标识符的命名规则

标识符的命名规则：必须遵守的硬性规则

（1）Java的标识符只能使用26个英文字母大小写，0-9的数字，下划线_，美元符号$

（2）不能使用Java的关键字（包含保留字）和特殊值

（3）数字不能开头

（4）不能包含空格

（5）严格区分大小写

1.3.2 标识符的命名规范

标识符的命名规范：建议遵守的软性规则，否则容易被鄙视和淘汰

（1）见名知意

（2）类名、接口名等：每个单词的首字母都大写，形式：XxxYyyZzz，

例如：HelloWorld，String，System等

（3）变量、方法名等：从第二个单词开始首字母大写，其余字母小写，形式：xxxYyyZzz，

例如：age,name,bookName,main

（4）包名等：每一个单词都小写，单词之间使用点.分割，形式：xxx.yyy.zzz，

例如：java.lang

（5）常量名等：每一个单词都大写，单词之间使用下划线_分割，形式：XXX_YYY_ZZZ，

例如：MAX_VALUE,PI

1.4 初识数据类型(data type)（掌握）

Java的数据类型分为两大类：

• 基本数据类型：包括 整数、浮点数、字符、布尔。
• 引用数据类型：包括数组、 类、接口、枚举、注解。

1.5 字面量（literal value）（掌握）

常量值：用于表示在编译时就可以确定的数据值，并且在程序执行的过程中其值不可以发生改变

例如：整数最大值：9223372036854775807，
     圆周率pi的值：3.14159265358979323846，
     自然底数e的值：2.7182818284590452354，
     《三国演义》的作者：罗贯中
    李清照的性别：女

常量值的分类和表示：

类型	举例
整数常量值	12，-23, 1567844444557L
浮点常量值	12.34F，12.34，12D
字符常量值	‘a’，‘0’，‘尚’
布尔常量值	true，false
字符串常量值	“HelloWorld”、“”
引用数据类型空值常量值	null

• 整数常量值，超过int范围的必须加L或l（小写L）
• 小数常量值，无论多少，不加F，就是double类型，也可以在数字后面加D或d表示double类型。要表示float类型，必须加F或f
• char常量值，必须使用单引号
• String字符串常量值，必须使用双引号

public class ConstantDemo {
	public static void main(String[] args) {		
		//输出整数常量值
		System.out.println(12);
		System.out.println(-23);
        System.out.println(235265954566L);
		
		//输出小数常量值
        System.out.println(12.34F);
		System.out.println(12.34);
        System.out.println(12D);
		
		//输出字符常量值
		System.out.println('a');
		System.out.println('0');
        System.out.println('尚');
		
		//输出布尔常量值
		System.out.println(true);
		System.out.println(false);
        
        //输出字符串常量值
		System.out.println("HelloWorld");
        System.out.println("");
        
        //输出空值常量值
		System.out.println(null);
	}
}

1.6 变量（variable）（掌握）

1.6.1 变量的概念

变量：用来表示可以在程序执行的过程中才能确定的数据值，或者在程序执行期间可以修改的数据值

变量的作用：用来存储数据，代表内存的一块存储区域，这块内存中的值是可以改变的。

1.6.2 变量的声明

数据类型  变量名;
例如：
//存储一个整数类型的年龄
int age; 

//存储一个小数类型的体重
double weight;

//存储一个单字符类型的性别 
char gender;

//存储一个布尔类型的婚姻状态
boolean marry;

//存储一个字符串类型的姓名
String name;

//声明多个同类型的变量
int a,b,c; //表示a,b,c三个变量都是int类型。

注意：变量的数据类型可以是基本数据类型，也可以是引用数据类型。

1.6.3 变量的赋值

给变量赋值，就是把“值”存到该变量代表的内存空间中。

1、变量赋值的语法格式

变量名 = 值;

• 给变量赋值，变量名必须在=左边，值必须在=右边
• 给变量赋的值类型必须与变量声明的类型一致或兼容（<=）

2、可以使用合适类型的常量值给变量赋值

int age = 18;
double weight = 44.4;
char gender = '女';
boolean marry = true;
String name = "小谷";

long类型：如果赋值的常量整数超过int范围，那么需要在数字后面加L。

float类型：如果赋值为常量小数，那么需要在小数后面加F。

char类型：使用单引号’’

String类型：使用双引号""

3、可以使用其他变量或者表达式给变量赋值

int m = 1;
int n = m;
        
int x = 1;
int y = 2;
int z = 2 * x + y;

1.6.4 变量值的输出

//输出变量的值
System.out.println(age);

//输出变量的值
System.out.println("年龄：" + age);
System.out.println("age：" + age);
System.out.println("name" + name + ",age = " + age + "，gender = " + gender + ",weight = " + weight + ",marry = " + marry);

()中填写的是要输出的某个值。

如果某些内容想要原样输出，就用"“引起来，而要输出变量中的内容，则不要把变量名用”"引起来

+的左右两边有""表示的字符串的话，意义是拼接多项内容为一个值。

1.6.5 变量可以反复赋值

• 变量的第一次赋值称为初始化；
• 变量的再赋值称为修改变量的值；

//先声明，后初始化
char gender;
gender = '女';

//声明的同时初始化
int age = 18;
System.out.println("age = " + age);///age = 18

//给变量重新赋值，修改age变量的值
age = 19;
System.out.println("age = " + age);//age = 19

1.6.6 变量的三要素

1、数据类型

• 变量的数据类型决定了在内存中开辟多大空间
• 变量的数据类型也决定了该变量可以存什么值

2、变量名

• 见名知意非常重要

3、值

• 基本数据类型的变量：存储数据值

• 引用数据类型的变量：存储地址值，即对象的首地址。例如：String类型的变量存储的是字符串对象的首地址（关于对象后面章节再详细讲解）

1.6.7 变量的使用应该注意什么？

1、先声明后使用

如果没有声明，会报“找不到符号”错误

2、在使用之前必须初始化

如果没有初始化，会报“未初始化”错误

3、变量有作用域

如果超过作用域，也会报“找不到符号”错误

4、在同一个作用域中不能重名

5、变量值的类型必须与变量声明的类型一致或兼容（<=）

一致：一样
int age = 18;  18是int类型的常量值，age也是int类型

    
兼容：可以装的下，=右边的值要 小于等于 =左边的变量类型
long bigNum =18; 18是int类型的常量值，bigNum是long类型
int < long

int age = 18L; 错误  18L是long类型的常量值，age是int类型
long > int

1.6.8 变量的使用案例

案例需求：随机产生一个[0,1)的小数，用它表示某个圆的半径，然后输出圆的面积和周长的值。

开发提示：

• 通过Math.random()可以随机产生一个[0,1)的小数。
• 圆周率用3.14159265358979323846表示。
• Java中用*表示乘法。

class TestCircle {
    public static void main(String[] args) {
        double radius = Math.random();
        double area = 3.14159265358979323846 * radius * radius;
        double perimeter = 2 * 3.14159265358979323846 * radius;
        System.out.println("本次圆半径值是：" + radius);
        System.out.println("面积是：" + area);
        System.out.println("周长是：" + perimeter);
    }
}

1.7 常量（final）

最终变量习惯上也称为常量，因为它是通过在声明变量的数据类型前面加final的方式实现的，所以叫最终变量。加final修饰后，这个变量的值就不能修改了，一开始赋值多少，就是多少，所以此时的变量名通常称为常量名。常量名通常所有字母都大写，每一个单词之间使用下划线分割，从命名上和变量名区分开来。

这样做的好处：

• 可读性更好
• 便于维护

案例需求：随机产生两个[0,1)的小数，分别用它表示两个圆的半径，然后输出对应圆的面积和周长的值。

开发提示：

• 通过Math.random()可以随机产生一个[0,1)的小数。
• 圆周率用3.14159265358979323846表示。
• Java中用*表示乘法。

class TestNoFinal {
    public static void main(String[] args) {
        double radius1 = Math.random();
        double area1 = 3.14159265358979323846 * radius1 * radius1;
        double perimeter1 = 2 * 3.14159265358979323846 * radius1;
        System.out.println("第1个圆半径值是：" + radius1);
        System.out.println("第1个圆面积是：" + area1);
        System.out.println("第1个圆周长是：" + perimeter1);

        double radius2 = Math.random();
        double area2 = 3.14159265358979323846 * radius2 * radius2;
        double perimeter2 = 2 * 3.14159265358979323846 * radius2;
        System.out.println("第2个圆半径值是：" + radius2);
        System.out.println("第2个圆面积是：" + area2);
        System.out.println("第2个圆周长是：" + perimeter2);
    }
}

public class TestUseFinal {
    public static void main(String[] args) {
//        final double PI = 3.14159265358979323846;
        final double PI = 3.14;
        double radius1 = Math.random();
        double area1 =  PI * radius1 * radius1;
        double perimeter1 = 2 * PI * radius1;
        System.out.println("第1个圆半径值是：" + radius1);
        System.out.println("第1个圆面积是：" + area1);
        System.out.println("第1个圆周长是：" + perimeter1);

        double radius2 = Math.random();
        double area2 = PI * radius2 * radius2;
        double perimeter2 = 2 * PI * radius2;
        System.out.println("第2个圆半径值是：" + radius2);
        System.out.println("第2个圆面积是：" + area2);
        System.out.println("第2个圆周长是：" + perimeter2);
    }
}

1.8 计算机如何存储数据

计算机世界中只有二进制。那么在计算机中存储和运算的所有数据都要转为二进制。包括数字、字符、图片、声音、视频等。

1.8.1 进制（了解）

1、进制的分类

	十进制	二进制	八进制	十六进制
数字范围	0-9	0-1	0-7	0-9，a-f
进位规则	逢十进一	逢二进一	逢八进一	逢十六进一
示例	125	01111101	175	7D
说明			每三位二进制是一位八进制值	每四位二进制是一位十六进制值

2、进制的换算

十进制	二进制	八进制	十六进制
0	0	0	0
1	1	1	1
2	10	2	2
3	11	3	3
4	100	4	4
5	101	5	5
6	110	6	6
7	111	7	7
8	1000	10	8
9	1001	11	9
10	1010	12	a或A
11	1011	13	b或B
12	1100	14	c或C
13	1101	15	d或D
14	1110	16	e或E
15	1111	17	f或F
16	10000	20	10

• **十进制数据转成二进制数据：**使用除以2倒取余数的方式
  

• 二进制数据转成十进制数据：

  从右边开始依次是2的0次，2的1次，2的2次。。。。

  

• 二进制数据转八进制数据

  ​ 从右边开始，三位一组

  

• 二进制数据转十六进制数据

  ​ 从右边开始，四位一组

  

3、程序员模式计算器（了解）

项目	说明
HEX	十六进制
DEC	十进制
OCT	八进制
BIN	二进制

4、在代码中如何表示四种进制的常量值

请分别用四种类型的进制来表示10，并输出它的结果：（了解）

（1）十进制：正常表示

System.out.println(10);

（2）二进制：0b或0B开头

System.out.println(0B10);

（3）八进制：0开头

System.out.println(010);

（4）十六进制：0x或0X开头

System.out.println(0X10);

1.8.2 计算机存储单位（掌握）

• **字节（Byte）：**是计算机信息技术用于计量存储容量的一种计量单位，一字节等于八位。

• **位（bit）：**是数据存储的最小单位。也就是二进制。二进制数系统中，每个0或1就是一个位，叫做bit（比特），其中8 bit 就称为一个字节(Byte)。

• 转换关系：

  • 8 bit = 1 Byte
  • 1024 Byte = 1 KB
  • 1024 KB = 1 MB
  • 1024 MB = 1 GB
  • 1024 GB = 1 TB

1.8.3 Java的基本数据类型的存储范围（掌握）

float：单精度浮点型，占内存：4个字节，精度：科学记数法的小数点后6~7位

double：双精度浮点型，占内存：8个字节，精度：科学记数法的小数点后15~16位

1.8.4 计算机如何表示数据（理解）

1、原码、反码、补码与符号位概念

计算机数据的存储使用二进制补码形式存储，并且最高位是符号位，最高位1是负数，最高位0是正数。

规定：正数的补码与反码、原码一样，称为三码合一；

​ 负数的补码与反码、原码不一样：

​ 负数的原码：把十进制转为二进制，然后最高位设置为1

​ 负数的反码：在原码的基础上，最高位不变，其余位取反（0变1,1变0）

​ 负数的补码：反码+1

2、如何表示boolean类型的值

true底层使用1表示。

false底层使用0表示。

3、如何表示整数？

以byte整数为例byte类型（1个字节，8位）：
正数：25   00000000 00000000 000000000 00011001（原码）
正数：25   00000000 00000000 000000000 00011001（反码）
正数：25   00000000 00000000 000000000 00011001（补码）

负数：-25  10000000 00000000 000000000 00011001（原码）
负数：-25  11111111 11111111 111111111 11100110（反码）
负数：-25  11111111 11111111 111111111 11100111（补码）

一个字节可以存储的整数范围是多少？

1个字节：8位

0000 0001  ~  0111 111 ==> 1~127

1000 0001 ~ 1111 1111 ==> -127 ~ -1

0000 0000 ==>0

1000 0000 ==> -128（特殊规定）=-127-1

4、如何表示小数？

了解小数如何存储是为了理解如下问题：

• 为什么float（4个字节）比long（8个字节）的存储范围大？
• 为什么float和double不精确？
• 为什么double（8个字节）比float（4个字节）精度范围大？

因为float、double底层也是二进制，先把小数转为二进制，然后把二进制表示为科学记数法，然后只保存：

①符号位②指数位（需要移位）③尾数位

float：符号位（1位），指数位（8位，偏移127），尾数位（23位）
double：符号位（1位），指数位（11位，偏移1023），尾数为（52位）
float指数-126~+127
double指数-1022~+1023

float类型
小数：8.25 1000.01
           1.00001（科学计数法）*2的3次，小数点往左移动3位
		   符号位0，指数位3+127（偏移量）=130->10000010，尾数00001
		   0 10000010 00001000000000000000000  原码
		   0 10000010 00001000000000000000000  反码
		   0 10000010 00001000000000000000000  补码
		   
小数：-8.25 -1000.01（原码）
		   1 10000010 00001000000000000000000  原码
		   1 01111101 11110111111111111111111  反码
		   1 01111101 11111000000000000000000  补码
		     
double类型：
小数：8.25 1000.01
           1.00001（科学计数法）
		   符号位0，指数位3+1023（偏移量）=1026->10000000010，尾数00001
		   0 10000000010  0000 10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 原码
		   0 10000000010  0000 10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 反码
		   0 10000000010  0000 10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 补码
		   
double类型：
小数：-8.25 -1000.01（原码）
           1.00001（科学计数法）
		   符号位0，指数位3+1023（偏移量）=1026->10000000010，尾数00001
		   1 10000000010  0000 10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 原码
		   1 01111111101  1111 01111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 反码
		   1 01111111101  1111 10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 补码
		   
为什么float类型指数位偏移127，double类型指数位偏移1023。
因为指数+3，偏移127就是130		   
因为指数-3，偏移127就是124
130>124，比较大小比较方便。

5、Java程序中如何表示和处理单个字符？

（1）使用单引号将单个字符引起来：例如：‘A’，‘0’，‘尚’

char c = '尚';//使用单引号
String s = '尚';//错误的，哪怕是一个字符，也要使用双引号
		
char kongChar = '';//错误，单引号中有且只能有一个字符
String kongStr = "";//可以，双引号中可以没有其他字符，表示是空字符串

（2）特殊的转义字符

\n：换行
\r：回车
\t：Tab键
\\：\
\"："
\'：'
\b：删除键Backspace

public class TestEscapeCharacter {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("hello\tjava");
        System.out.println("hello\rjava");
        System.out.println("hello\njava");
        System.out.println("hello\\world");
        System.out.println("\"hello\"");
        char shuang = '"';
        System.out.println(shuang + "hello" + shuang);
        System.out.println("'hello'");
        char dan ='\'';
        System.out.println(dan + "hello" + dan);
    }
}

public class TestTab {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("hello\tworld\tjava.");
        System.out.println("atguigu\tis\tgood.");
        System.out.println("姓名\t基本工资\t年龄");
        System.out.println("张三\t10000.0\t23");
    }
}

（3）用十进制的0~65535之间的Unicode编码值，表示一个字符

在JVM内存中，一个字符占2个字节，Java使用Unicode字符集来表示每一个字符，即每一个字符对应一个唯一的Unicode编码值。char类型的数值参与算术运算或比较大小时，都是用编码值进行计算的。

字符	Unicode编码值
‘0’	48
‘1’	49
‘A’	65
‘B’	66
‘a’	97
‘b’	98
‘尚’	23578

char c1 = 23578;
System.out.println(c1);//尚

char c2 = 97;
System.out.println(c2);//a

//如何查看某个字符的Unicode编码？
//将一个字符赋值给int类型的变量即可
int codeOfA = 'A';
System.out.println(codeOfA);

int codeOfShang = '尚';
System.out.println(codeOfShang);

int codeOfTab = '\t';
System.out.println(codeOfTab);

（4）\u字符的Unicode编码值的十六进制型

例如：‘\u5c1a’代表’尚’

char c = '\u0041'; //十进制Unicode值65，对应十六进制是41，但是\u后面必须写4位
char c = '\u5c1a'; //十进制Unicode值23578，对应十六进制是5c1a

6、一个字符到底占几个字节？

在JVM内存中，一个字符占2个字节，Java使用Unicode字符集来表示每一个字符，即每一个字符对应一个唯一的Unicode编码值。char类型的数值参与算术运算或比较大小时，都是用编码值进行计算的。

在文件中保存或网络中传输时文本数据时，和环境编码有关。如果环境编码选择ISO8859-1（又名Latin），那么一个字符占一个字节；如果环境编码选择GBK，那么一个字符占1个或2个字节；如果环境编码选择UTF-8，那么一个字符占1-4个字节。（后面讲String类时再详细讲解）