Java程序基本结构、变量和数据类型

247 阅读6分钟

1.基本结构

因为Java是面向对象的语言,一个程序的基本单位就是classclass是关键字,这里定义的class名字就是Hello

/**
 * 可以用来自动创建文档的注释
 */
public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        // 向屏幕输出文本:
        System.out.println("Hello, world!");
        /* 多行注释开始
        注释内容
        注释结束 */
    }
} // class定义结束

类名要求:

  • 类名必须以英文字母开头,后接字母,数字和下划线的组合
  • 习惯以大写字母开头 注意到public是访问修饰符,表示该class是公开的。

不写public,也能正确编译,但是这个类将无法从命令行执行。

方法定义了一组执行语句,方法内部的代码将会被依次顺序执行。

这里的方法名是main,返回值是void,表示没有任何返回值。

我们注意到public除了可以修饰class外,也可以修饰方法。而关键字static是另一个修饰符,它表示静态方法。

Java入口程序规定的方法必须是静态方法,方法名必须为main,括号内的参数必须是String数组。

方法名也有命名规则,命名和class一样,但是首字母小写。

在方法内部,语句才是真正的执行代码。Java的每一行语句必须以分号结束。

在Java程序中,注释是一种给人阅读的文本,不是程序的一部分,所以编译器会自动忽略注释。

2. 变量

在Java中,变量分为两种:基本类型的变量和引用类型的变量。

在Java中,变量必须先定义后使用,在定义变量的时候,可以给它一个初始值。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 100; // 定义int类型变量x,并赋予初始值100
        System.out.println(x); // 打印该变量的值
    }
}

2.1 基本数据类型

基本数据类型是CPU可以直接进行运算的类型。Java定义了以下几种基本数据类型:

  • 整数类型:byte,short,int,long
  • 浮点数类型:float,double
  • 字符类型:char
  • 布尔类型:boolean

计算机内存的最小存储单元是字节(byte),一个字节就是一个8位二进制数,即8个bit。它的二进制表示范围从00000000~11111111,换算成十进制是0-255,换算成十六进制是00-ff

内存单元从0开始编号,称为内存地址。每个内存单元可以看作一间房间,内存地址就是门牌号。

一个字节是1byte,1024字节是1K,1024K是1M,1024M是1G,1024G是1T。一个拥有4T内存的计算机的字节数量就是:

4T = 4 x 1024G
   = 4 x 1024 x 1024M
   = 4 x 1024 x 1024 x 1024K
   = 4 x 1024 x 1024 x 1024 x 1024
   = 4398046511104

不同的数据类型占用的字节数不一样。我们看一下Java基本数据类型占用的字节数:

image.png

byte恰好就是一个字节,而longdouble需要8个字节。

2.1.1 整型

对于整型类型,Java只定义了带符号的整型,因此,最高位的bit表示符号位(0表示正数,1表示负数)。各种整型能表示的最大范围如下:

  • byte:-128 ~ 127
  • short: -32768 ~ 32767
  • int: -2147483648 ~ 2147483647
  • long: -9223372036854775808 ~ 9223372036854775807
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 2147483647;
        int i2 = -2147483648;
        int i3 = 2_000_000_000; // 加下划线更容易识别
        int i4 = 0xff0000; // 十六进制表示的16711680
        int i5 = 0b1000000000; // 二进制表示的512
        long l = 9000000000000000000L; // long型的结尾需要加L
    }
}

特别注意:同一个数的不同进制的表示是完全相同的,例如15=0xf0b1111

2.1.2 浮点型

浮点类型的数就是小数,因为小数用科学计数法表示的时候,小数点是可以“浮动”的,如1234.5可以表示成12.345x102,也可以表示成1.2345x103,所以称为浮点数。

float f1 = 3.14f;
float f2 = 3.14e38f; // 科学计数法表示的3.14x10^38
double d = 1.79e308;
double d2 = -1.79e308;
double d3 = 4.9e-324; // 科学计数法表示的4.9x10^-324

对于float类型,需要加上f后缀。

浮点数可表示的范围非常大,float类型可最大表示3.4x1038,而double类型可最大表示1.79x10308。

2.1.3 布尔类型

boolean b1 = true;
boolean b2 = false;
boolean isGreater = 5 > 3; // 计算结果为true
int age = 12;
boolean isAdult = age >= 18; // 计算结果为false

Java语言对布尔类型的存储并没有做规定,因为理论上存储布尔类型只需要1 bit,但是通常JVM内部会把boolean表示为4字节整数。

2.1.4 字符类型

字符类型char表示一个字符。Java的char类型除了可表示标准的ASCII外,还可以表示一个Unicode字符:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        char a = 'A';
        char zh = '中';
        System.out.println(a);
        System.out.println(zh);
    }
}

注意char类型使用单引号',且仅有一个字符,要和双引号"的字符串类型区分开。

2.2 引用类型

除了上述基本类型的变量,剩下的都是引用类型。例如,引用类型最常用的就是String字符串:

String s = "hello";

引用类型的变量类似于C语言的指针,它内部存储一个“地址”,指向某个对象在内存的位置

3. 常量

定义变量的时候,如果加上final修饰符,这个变量就变成了常量:

final double PI = 3.14; // PI是一个常量
double r = 5.0;
double area = PI * r * r;
PI = 300; // compile error!

常量在定义时进行初始化后就不可再次赋值,再次赋值会导致编译错误。

image.png

根据习惯,常量名通常全部大写。

4. var关键字

有些时候,类型的名字太长,写起来比较麻烦。例如:

StringBuilder sb = new StringBuilder();

编译器会根据赋值语句自动推断出变量sb的类型是StringBuilder。对编译器来说,语句:

var sb = new StringBuilder();

实际上会自动变成:

StringBuilder sb = new StringBuilder();

因此,使用var定义变量,仅仅是少写了变量类型而已。

定义变量时,要遵循作用域最小化原则,尽量将变量定义在尽可能小的作用域,并且,不要重复使用变量名。

5. 小结

Java提供了两种变量类型:基本类型和引用类型

基本类型包括整型,浮点型,布尔型,字符型。

变量可重新赋值,等号是赋值语句,不是数学意义的等号。

常量在初始化后不可重新赋值,使用常量便于理解程序意图。