深入理解Java SE—基本数据类型

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Java 基本数据类型详解

Java 作为一门广泛应用的编程语言，其强大的功能和灵活性使得它在众多领域都有着出色的表现。而在 Java 编程中，基本数据类型是一切数据操作的起点。它们决定了数据的存储方式、取值范围以及能够执行的操作。在这篇文章中，我们将全面剖析 Java 的基本数据类型，助您更好地理解和运用它们来构建高效、准确的程序。

Java 基本数据类型

变量就是申请内存来存储值。也就是说，当创建变量的时候，需要在内存中申请空间。内存管理系统根据变量的类型为变量分配存储空间，分配的空间只能用来储存该类型数据。

因此，通过定义不同类型的变量，可以在内存中储存整数、小数或者字符。

Java 的两大数据类型

  • 内置数据类型
  • 引用数据类型

一、内置数据类型

Java 语言提供了八种基本类型。六种数字类型（四个整数型，两个浮点型），一种字符类型，还有一种布尔型。分别为 byte、short、int、long、float、double、char、boolean。

需要注意的是这里的字符类型和平常说的字符串类型不同，String 不是基本数据类型，String 是 Java 中的类，属于引用数据类型，用于处理文本字符串数据而基本数据类型是指像 byte、short、int、long、float、double、char、boolean 这些可以直接存储和操作数据值的数据类型。

  • byte：

    • byte 数据类型是8位、有符号的，以二进制补码表示的整数；
    • 最小值是 -128（-2^7）；
    • 最大值是 127（2^7-1）；
    • 默认值是 0；
    • byte 类型用在大型数组中节约空间，主要代替整数，因为 byte 变量占用的空间只有 int 类型的四分之一；
    • 例子：byte a = 100;，byte b = -50;。

  • short：

    • short 数据类型是 16 位、有符号的以二进制补码表示的整数；
    • 最小值是 -32768（-2^15）；
    • 最大值是 32767（2^15 - 1）；
    • Short 数据类型也可以像 byte 那样节省空间。一个 short 变量是 int 型变量所占空间的二分之一；
    • 默认值是 0；
    • 例子：short s = 1000;，short r = -20000;。

  • int：

    • int 数据类型是32位、有符号的以二进制补码表示的整数；
    • 最小值是 -2,147,483,648（-2^31）；
    • 最大值是 2,147,483,647（2^31 - 1）；
    • 一般地整型变量默认为 int 类型；
    • 默认值是 0；
    • 例子：int a = 100000;，int b = -200000;。

  • long：

    • long 数据类型是 64 位、有符号的以二进制补码表示的整数；
    • 最小值是 -9,223,372,036,854,775,808（-2^63）；
    • 最大值是 9,223,372,036,854,775,807（2^63 -1）；
    • 这种类型主要使用在需要比较大整数的系统上；
    • 在定义 long 类型时必须在数字后面跟上 L 或者 l；
    • 默认值是 0L；
    • 例子：long a = 100000L;，long b = -200000L;。
    • "L" 理论上不分大小写，但是若写成 "l" 容易与数字 "1" 混淆，不容易分辨。所以最好大写。

  • float：

    • float 数据类型是单精度、32 位、符合 IEEE 754 标准的浮点数；
    • 在定义 float 类型时必须在数字后面跟上 F 或者 f；
    • float 在储存大型浮点数组的时候可节省内存空间；
    • 默认值是 0.0f；
    • 浮点数不能用来表示精确的值，如货币；
    • 例子：float f1 = 234.5f;。

  • double：

    • double 数据类型是双精度、64 位、符合 IEEE 754 标准的浮点数；
    • 浮点数的默认类型为 double 类型；
    • double 类型同样不能表示精确的值，如货币；
    • 默认值是 0.0d；
    • 例子： 
      double d1 = 7D;
double d2 = 7.;
double d3 = 8.0;
double d4 = 8.D;
double d5 = 12.9867;
    • 注意：Float 和 Double 的最小值和最大值都是以科学记数法的形式输出的，结尾的 "E+数字" 表示 E 之前的数字要乘以 10 的多少次方。比如 3.14E3 就是 3.14 × 10^3 = 3140，3.14E-3 就是 3.14 × 10^-3 = 0.00314。

  • boolean：

    • boolean 数据类型表示一位的信息；
    • 只有两个取值：true 和 false；
    • 这种类型只作为一种标志来记录 true/false 情况；
    • 默认值是 false；
    • 例子：boolean one = true;。

  • char：

    • char 类型是一个单一的 16 位 Unicode 字符；
    • 最小值是 \u0000（十进制等效值为 0）；
    • 最大值是 \uffff（即为 65535）；
    • char 数据类型可以储存任何字符；
    • 例子：char letter = 'A';。

类型默认值

在 Java 中，类型默认值主要体现在成员变量上。当成员变量没有被显式初始化时，Java 会为其赋予默认值。下表列出了 Java 各个类型的默认值：

需要注意的是，上述默认值的体现仅适用于类的成员变量。如果是局部变量（即在某个方法内部定义的变量），则不会自动获得默认值。在使用局部变量之前，必须明确地对其进行初始化赋值，否则 Java 会在编译时提示错误，告知该变量没有初始化。下面的示例代码中展示了成员变量的默认值：

public class DefaultValueExample {
    // 成员变量
    byte byteMember; 
    short shortMember; 
    int intMember; 
    long longMember; 
    float floatMember; 
    double doubleMember; 
    char charMember; 
    boolean booleanMember; 
    String stringMember; 
 
    public static void main(String[] args) {
        DefaultValueExample example = new DefaultValueExample();
        System.out.println("byteMember: " + example.byteMember); 
        System.out.println("shortMember: " + example.shortMember); 
        System.out.println("intMember: " + example.intMember); 
        System.out.println("longMember: " + example.longMember); 
        System.out.println("floatMember: " + example.floatMember); 
        System.out.println("doubleMember: " + example.doubleMember); 
        System.out.println("charMember: " + example.charMember); 
        System.out.println("booleanMember: " + example.booleanMember); 
        System.out.println("stringMember: " + example.stringMember); 
    }
}

/* 运行结果如下：
byteMember: 0
shortMember: 0
intMember: 0
longMember: 0
floatMember: 0.0
doubleMember: 0.0
charMember:  
booleanMember: false
stringMember: null
*/

二、引用数据类型

在 Java 中，引用类型用于表示对对象的引用和操作。引用类型不像基本数据类型那样直接存储具体的值，而是指向内存中存储对象的位置。引用类型指向一个对象，指向对象的变量是引用变量。这些变量在声明时被指定为一个特定的类型，比如 Employee、Puppy 等。变量一旦声明后，类型就不能被改变了。

  • 类（Class）：

    • 类是用户自定义的引用类型，通过定义类，可以封装数据成员和方法，用于创建具有特定属性和行为的对象。类是面向对象编程的核心，它为创建对象提供了模板和规范。

  • 接口（Interface）：

    • 接口定义了一组方法的签名，其中不包含方法的实现代码。类可以实现一个或多个接口，以规定类必须具备的方法和行为，实现了接口的类需要提供接口中方法的具体实现。

  • 数组（Array）：

    • 数组是用于存储相同数据类型元素的集合。可以使用数组来存储一系列相关的数据，通过索引来访问和操作数组中的元素。

  • 字符串（String）：

    • 用于处理文本数据，是不可变的字符序列。提供了丰富的方法用于字符串的操作，如查找、替换、截取等。

  • 枚举（Enum）：

    • 枚举类型用于定义一组固定的、预定义的常量值。枚举类型可以使代码更具可读性和可维护性，确保在特定上下文中只能使用预定义的枚举值。

三、Java 常量

常量在程序运行时是不能被修改的。在 Java 中使用 final 关键字来修饰常量，声明方式和变量类似：

final double PI = 3.1415927;

虽然常量名也可以用小写，但为了便于识别，通常使用大写字母表示常量。字面量可以赋给任何内置类型的变量。例如：

byte a = 68;
char a = 'A';

byte、int、long、和 short 都可以用十进制、16进制以及8进制的方式来表示。当使用字面量的时候，前缀 0 表示 8 进制，而前缀 0x 代表 16 进制，例如：

int decimal = 100;
int octal = 0144;
int hexa = 0x64;

和其他语言一样，Java 的字符串常量也是包含在两个引号之间的字符序列。下面是字符串型字面量的例子：

"Hello World"
"two\nlines"
"\"This is in quotes\""

字符串常量和字符变量都可以包含任何 Unicode 字符。例如：

char a = '\u0001';
String a = "\u0001";

四、自动类型转换

整型、实型（常量）、字符型数据可以混合运算。运算中，不同类型的数据先转化为同一类型，然后进行运算。范围小的类型可以自动转换为范围大的类型，类型从低到高排序：

低  ------------------------------------>  高
 
byte, short, char —> int —> long —> float —> double

数据类型转换必须满足如下规则：

  1. 不能对 boolean 类型进行类型转换。

  2. 不能把对象类型转换成不相关类的对象。

  3. 在把容量大的类型转换为容量小的类型时必须使用强制类型转换。

  4. 转换过程中可能导致溢出或损失精度，例如：

    int i = 128;   
byte b = (byte)i;

    因为 byte 类型是 8 位，最大值为 127，所以当 int 强制转换为 byte 类型时，值 128 时候就会导致溢出。

  5. 浮点数到整数的转换是通过舍弃小数得到，而不是四舍五入，例如：

    (int)23.7 == 23;        
(int)-45.89f == -45;

注：转换时，必须满足转换前的数据类型的位数要低于转换后的数据类型，例如: short 数据类型的位数为 16 位，就可以自动转换位数为 32 的 int 类型，同样 float 数据类型的位数为 32，可以自动转换为 64 位的 double 类型。

参考链接：blog.csdn.net/Xxy_1008/ar…

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