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Java数据类型与运算符

2024/12/28 16:43:10 来源：https://blog.csdn.net/2402_83672777/article/details/139719899  浏览:  次   关键词：Java数据类型与运算符

1. 变量和类型

变量指的是程序运行时可变的量，相当于开辟一块空间来保存一些数据。
类型则是对变量的种类进行了划分，不同类型的变量具有不同的特性。

1.1 整型变量（重点）

基本语法格式：

int 变量名 = 初始值;

代码示例：

int num = 10; //定义一个整型变量
System.out.println(num);

注意事项：

  • int 表示变量的类型是一个整型
  • Java中‘=’表示赋值，意思是给变量设置一个初始值。
  • 初始化操作是可选的，但是建议创建变量的时候都先初始化。
  • 每个语句写完后不要忘记封号，否则会编译失败。
  • ‘//’表示注释，注释作为代码的解释说明部分，不参与编译运行。
    在Java中，一个int变量占4个字节，和操作系统没有直接关系。
    什么是字节？
  • 字节是计算机表示空间大小的基本单位。
  • 计算机使用二进制表示数据，我们认为8个二进制位（bit）为一个字节（Byte）。
  • 我们平时的计算机为8GB内存，意思是8G个字节。
  • 其中1KB = 1024Byte, 1MB = 1024KB, 1GB = 1024MB.
  • 所以8GB相当于80多亿个字节。
    4个字节表示的数据范围是-231 -> 231-1 ,也就是-21亿到+21亿。
    使用以下代码可以查看Java中的整型数据范围：
System.out.println(Integer.MAX_VALUE);//int 的最大值
System.out.println(Integer.MIN_VALUE);//int 的最小值

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

int maxValue = Integer.MAX_VALUE;
System.out.println(maxValue+1);int minValue = Integer.MIN_VALUE;
System.out.println(minValue-1);

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。

1.2 长整型变量

基本语法格式：

long 变量名 = 初始值;

代码示例：

long num = 10L;//定义一个长整型变量，初始值写作10L（建议后面的L大写，防止和数字1混淆）
System.out.println(num);

注意事项：

  1. 基本语法格式和创建int 变量基本一致，只要把类型修改成long。
  2. 初始化设定的值为10L,表示一个长整型的数字。
    Java中long类型占8个字节，表示的数据范围-263 ->263-1
    使用以下代码查看Java中的长整型数据范围：
System.out.println(Long.MAX_VALUE);
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 双精度浮点型变量（重点）

基本语法格式：

double 变量名 = 初始值;

代码示例：

double n = 1.0;
System.out.println(n);

神奇的代码1：

int a = 1;
int b = 2;
System.out.println(a / b);
//执行结果：0

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。

double a = 1;
double b = 2;
System.out.println(a / b);
//执行结果：0.5

神奇的代码2：

double a = 1.1;
System.out.println(num * num);
//执行结果：1.2100000000000002

Java中的double虽然也是8个字节，但是浮点数的内存布局和整数差别很大，不能单纯的用2n 的形式表示数据范围。
Java的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无限的小数，势必会存在一定的精度误差。

1.4 单精度浮点型变量

基本格式：

float 变量名 = 初始值;

代码示例：

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

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，不太推荐使用float。

1.5字符类型变量

基本格式：

char 变量名 = 初始值;

代码示例：

char ch = 'A';

注意事项：

  1. Java中使用单引号+单个字符表示字面值。
  2. 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，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。
    使用一个字符表示一个汉字：
char ch = '狸';
System.out.println(ch);

执行Javac的时候可能出现以下错误：

Test.java:3:错误：未结束的字符文字char ch = '鍛?';

此时我们在执行javac时加上-encoding UTF-8选项即可

java -encoding UTF-8 Test.java

1.6 字节类型变量

基本语法格式：

byte 变量名 = 初始值;

代码示例：

byte value = 0;
System.out.println(value);

注意事项：

  1. 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）。
  2. 字节类型和字符类型互不相干。

1.7 短整型变量

基本语法格式：

short 变量名 = 初始值;

代码示例：

short value = 0;
System.out.println(value);

注意事项：

  1. short占用2个字节，表示的数据范围是-32768 -> +32767。
  2. 这个表示范围较小，一本不推荐使用。

1.8 布尔类型变量

基本语法格式：

boolean 变量名 = 初始值;

代码示例：

boolean value = true;
System.out.println(value);

注意事项：

  1. boolean类型的变量只有两种取值，true表示真，false表示假。
  2. Java的boolean类型的变量和int 不能互相转换，不存在1表示true，0表示false这样的用法。
  3. boolean类型有些JVM的实现是占1个字节，有些是占1个比特位，这个没有明确规定。
boolean value = true;
System.out.println(value + 1);
/*编译会出现如下错误
java: 二元运算符 '+' 的操作数类型错误//第一个类型:  boolean第二个类型: int/*

1.9 字符串类型变量

把一些字符放到一起就构成了字符串。
基本语法格式：

String 变量名 = "初始值”;

代码示例：

String name = "ali";
System.out.println(name);

注意事项：

  1. Java使用双引号+若干字符的方式表示字符串字面值。
  2. 和上面的类型不同，String不是基本类型，而是引用类型。
  3. 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。
    转义字符示例：
//创建一个字符串 My name is "阿狸"
String name = "my name is \"阿狸\"";

转义字符有很多，其中几个比较常见的如下：
在这里插入图片描述
字符串‘+’操作，表示字符串拼接：

System.out.println(num);
String a = "hello";
String b = "world";
String c = a + b;
System.out.println(c);
//执行结果：helloworld（这里没有空格，可以自己加）

还可以用字符串和整数进行拼接：

float num = 1.0f;
String str = "result =";
int a = 10;
int b = 20;
String result = str + a + b;
System.out.println(result);
//执行结果：result = 1020

以上代码说明，当一个‘+’表达式中存在字符串的时候，都是执行字符串的拼接行为。
因此我们可以很方便的使用System.out.println同时打印多个字符串或数字。

1.10 变量的作用域

也就是该变量能生效的范围，一般是变量定义所在的代码块（大括号）。

public static void main(String[] args) {int x = 10;System.out.println(x); //编译通过}System.out.println(x); //编译失败，找不到x

1.11 变量的命名规则

硬性指标：

1.一个变量名只能包含数字、字母、下划线。
2.数字不能开头。
3.变量名是大小写敏感的，即num和Num是两个不同的变量。
注意：虽然语法上也允许使用中文/美元符（$）命名变量，但是强烈建议不推荐这样做。

软性指标：

1.变量命名要具有描述性，见名知意。
2.变量名不宜使用拼音（但是不绝对）。
3.变量名的词性推荐使用名词。
4.变量命名推荐小驼峰命名法，当一个变量名由多个单词构成的时候，除了第一个单词之外，其他单词首字母都大写。
小驼峰命名示例：

int maxValue = 100;
String studentName = "阿狸";

1.12 常量

上面讨论的都是各种规则的变量，每种类型的变量也对应着一种相同类型的常量。
常量在运行时类型不能发生改变。
常量主要有以下两种体现形式：

  1. 字面值常量
10int 字面值常量（十进制）
010int 字面值常量（八进制）由数字0开头，010即十进制的8
0x10int 字面值常量（十六进制）由数字0x开头，0x10即十进制的16
10Llong字面值常量，也可以写作10l（小写的L）
1.0double 字面值常量，也可以写作1.0d,或者1.0D
1.5e2double 字面值常量，科学计数法表示，相当于1.5 * 102
1.0ffloat 字面值常量，也可以写作1.0F
trueboolean 字面值常量，同样的还有false
’ a ’char 字面值常量，单引号中只能有一个字符
" abc "String 字面值常量，双引号中可以有多个字符
  1. final 关键字修饰的常量
final int a = 10;
a = 20;//编译出错，无法为最终变量a分配值

常量不能在程序运行过程中发生修改。

1.12 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，会有严格的校验。
先看以下几个代码场景：
int 和 long / double 相互赋值

int a = 10;
long b = 20;
a = b;//编译出错，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，可能会损失精度
b = a;//编译通过

1.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。
2.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，表示范围更小的类型能隐式转换成范围较大的类型，反之则不行。

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，不能相互赋值。

int 字面值常量给 byte 赋值

byte a = 100;//编译通过
byte b = 256;//编译报错，从int 转换到byte 可能会有损失

注意：byte 表示的数据范围是-128 -> +127，256已经超过范围，而100还在范围之内。
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。

使用强制类型转换

int a = 0;
double b = 10.5;
a = (int)b;int a = 10;
boolean b = false;
b = (boolean)a;//编译出错，提示不能兼容的类型

结论：

使用（类型）的方式可以将double 类型强转成 int 。但是
1.强制类型转换可能会导致精度丢失。如刚才的例子中，赋值之后，10.5就变成10了，小数点后面的部分被忽略。
2.强制类型转换不一定能成功，互不相干的类型之间无法强转。

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隐式转换成范围较大的类型。
  • 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会自动针对数字范围进行检查。

1.13 理解数值提升

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

结论：

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，就需要强制类型转换。

byte 和 byte 的运算

byte a = 10;
byte b = 20;
byte c = a + b;
System.out.println(c);
//编译报错 从int 转换到 byte 可能会有损失

结论：

1.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 ，将结果赋给 c ,就会出现上述错误。
2.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。

正确的写法：

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

类型提升小结：

  • 不同类型的数据混合运算，范围小的会提升成范围大的。
  • 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。

1.14 int 和 String 之间的相互转换

int 转成 String

int num = 10;
//方法一：
String str1 = num + "";
//方法二：
String str2 = String.valueOf(num);

String 转成 int

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

1.15 小结：

  • Java类型汇总，前面的内容重点介绍的是基本数据类型。
  • 每种数据类型及其范围，是需要我们掌握的重点。
  • 隐式类型转换和类型提升，是本节的难点，但是一般我们更推荐在代码中避免不同类型混用的情况，来规避类型转换和类型提升的问题。
    在这里插入图片描述

2. 运算符

基本四则运算符 + - * /

规则比较简单，值得注意的是除法：

  • int / int 结果还是 int ，需要使用double来计算
int a = 1;
int b = 2;
System.out.println(a / b);
//结果为0
  • 0不能作为除数
  • %表示取余，不仅可以对 int 求模，也能对double 来求模
System.out.println(11.5 % 2.0);
//运行结果 1.5

增量赋值运算符+= -= *= /= %=

int a = 10;
a += 1;//等价于a = a + 1
System.out.println(a);

自增 / 自减运算符++ - -

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

结论：

1.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。
2.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。

2.2 关系运算符

关系运算符主要有六个：==（等于） !=（不等于） < > <=（小于等于） >=（大于等于）

int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(a == b);
System.out.println(a != b);
System.out.println(a > b);
System.out.println(a < b);
System.out.println(a >= b);
System.out.println(a <= b);

注意：
关系运算符的表达式返回值都是boolean 类型。

2.3 逻辑运算符（重点）

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
规则：两个操作数都为true,结果为true,否则结果为false。

int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
System.out.println(a < b && b < c);

逻辑或
规则：两个操作数都为false，结果为false，否则结果为true。

int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
System.out.println(a < b || b < c);

逻辑非
规则：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);

短路求值
&&和 || 遵守短路求值的规则。

System.out.println(10 > 20 && 10 / 0 == 0);//打印false
System.out.println(10 > 20 || 10 / 0 == 0);//打印true

我们都知道，计算10 / 0会导致程序抛出异常，但是上面的代码却能正常运行，说明10 / 0并没有真正被求值。
结论：

1.对于&&，如果左侧表达式置为false，则表达式的整体一定是false，无需计算右侧表达式。
2.对于||，如果左侧表达式置为true，则表达式的整体一定是true，无需计算右侧表达式。

& 和 |（不推荐使用）
& 和 | 如果操作数为boolean的时候，也表示逻辑运算，但是和&& 以及 || 相比，它们不支持短路求值。

System.out.println(10 > 20 && 10 / 0 == 0);//程序抛出异常
System.out.println(10 > 20 || 10 / 0 == 0);//程序抛出异常

2.4 位运算符

Java 中对数据操作的最小单位不是字节，而是二进制位。

位运算符主要有4个 & | ~ ^

位操作表示按二进制位运算，计算机中都是使用二级制来表示数据的（0和1构成的序列），按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 &: 如果两个二进制位都是 1, 则结果为 1, 否则结果为 0。
举个栗子：

int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(a & b);

进行按位运算, 需要先把 10 和 20 转成二进制, 分别为 1010 和 10100。（我自己记的是：两1为1，有0为0）
在这里插入图片描述
按位或 | : 如果两个二进制位都是 0, 则结果为 0, 否则结果为 1。

int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(a | b);

运算方式和按位与相似。（我自己记的是：两0为0，有1为1）。
注意：
当 & 和 | 的操作数为整数(int, short, long, byte) 的时候, 表示按位运算, 当操作数为 boolean 的时候, 表示逻辑运算。
按位取反 ~ : 如果该位为 0 则转为 1, 如果该位为 1 则转为 0.

int a = 0xf;
System.out.printf("%x\n",~a);

注意：

  1. 0x 前缀数字为十六进制数字，十六进制可以看成是二进制的简化表达式，一个十六进制数字对应4个二进制位。
  2. 0xf 表示10进制的15，也就是二进制的1111.
  3. printf 能够格式化输出内容，%x表示按照十六进制输出。
  4. \n 表示换行符。

2.5 移位运算符（了解）

移位运算符有三个: << >> >>>
都是按照二进制位来运算

**左移 <<: **最左侧位不要了, 最右侧补 0.

int a = 0x10;
System.out.printf("%x\n",a << 1);

**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, 最左侧补 0
注意：

  1. 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.
  2. 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.
  3. 由于计算机计算移位效率高于计算乘除, 当某个代码正好乘除 2 的N次方的时候可以用移位运算代替.
  4. 移动负数位或者移位位数过大都没有意义.

2.6 条件运算符

条件运算符只有一个: 表达式1 ? 表达式2 : 表达式3

当表达式1 的值为 true 时, 整个表达式的值为表达式2的值; 当表达式1的值为 false 时, 整个表达式的值为表达式3的值.
也就是：当表达式1的值为真时，执行表达式2，为假时执行表达式3.
也是 Java 中唯一的一个 三目运算符, 是条件判断语句的简化写法.

//求两个整数的最大值
int a = 10;
int b = 20;
int max = a > b ? a : b;

2.7 运算符的优先级

先看一段代码：

System.out.println(1 + 2 * 3);

结果为7，说明先计算了2*3，再计算+1
运算符之间是有优先级的，具体的规则我们不用刻意去记，在可能存在歧义的代码中加上括号即可。

2.8 小结：

  1. % 操作再 Java 中也能针对 double 来计算.
  2. 需要区分清楚 前置自增 和 后置自增之间的区别.
  3. 由于 Java 是强类型语言, 因此对于类型检查较严格, 因此像 && 之类的运算操作数必须是 boolean.
  4. 要区分清楚 & 和 | 什么时候是表示按位运算, 什么时候表示逻辑运算
    整体来看，Java的运算符的基本规则和C语言基本一致。

3. 注释

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

3.2 注释规范

  1. 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.
  2. 篇幅合理: 注释既不应该太精简, 也不应该长篇大论.
  3. 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.
  4. 积极向上: 注释中不要包含负能量(例如 领导 SB 等).

4. 关键字

关键字是Java中一些具有特定含义的单词

用于定义访问权限修饰符的关键字private protected public
用于定义类，函数，变量修饰符的关键字abstract final static synchronized
用于定义类与类之间关系的关键字extends implements
用于定义建立实例及引用实例，判断实例的关键字new this super instanceof
用于异常处理的关键字try catch finally throw throws
用于包的关键字package import
用于修饰符关键字native strictfp transient volatile assert

定义的变量名不能和关键字冲突

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