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1. 數據類型:
在Java源代碼中,每個變量都必須聲明一種類型(type)。Java數據類型(type)可以分為兩大類:基本類型(primitive types)和引用類型(reference types)。primitive types 包括boolean類型以及數值類型(numeric types)。numeric types又分為整型(integer types)和浮點型(floating-point type)。整型有5種:byte short int long char(char本質上是一種特殊的int)。浮點類型有float和double。關系整理一下如下圖:
2. 基本類型:
Java為基本類型提供語言級別的支持,即已經在Java中預定義,用相應的保留關鍵字表示。基本類型是單個值,而不是復雜的對象,基本類型不是面向對象的,主要出去效率方面的考慮,但是同時也提供基本類型的對象版本,即基本類型的包裝器(wrapper)。可以直接使用這些基本類型,也可以使用基本類型構造數組或者其他自定義類型。基本類型具有明確的取值范圍和數學行為。
2.1 整型
整型有byte short int long char,分別用8、16、32、64、16bits表示。有些地方可能不會把char列入整型范疇,但本質上char類型是int的一個子集。整型的寬度不應該被看成整數所占用的內存空間大小,而應當理解成定義為整型的變量或者表達式的行為。JVM可以自由使用它們希望的、任何大小的內存空間,只要類型的行為符合規范。byte short int long都是有符號的,用2的補碼(two‘s-complement)表示。而char用16位表示,它是無符號的,表示的是UTF-16編碼集。
2.1.1 byte
byte由1個字節8位表示,是最小的整數類型。主要用於節省內存空間關鍵。當操作來自網絡、文件或者其他IO的數據流時,byte類型特別有用。取值范圍為:[-128, 127]. byte的默認值為(byte)0,如果我們試圖將取值范圍外的值賦給byte類型變量,則會出現編譯錯誤,例如 byte b = 128;這個語句是無法通過編譯的。一個有趣的問題,如果我們有個方法: public void test(byte b)。試圖這麼調用這個方法是錯誤的: test(0); 編譯器會報錯,類型不兼容!!!我們記得byte b =0;這是完全沒有問題的,為什麼在這裡就出錯啦?
這裡涉及到一個叫字面值(literal)的問題,字面值就是表面上的值,例如整型字面值在源代碼中就是諸如 5 , 0, -200這樣的。如果整型子面子後面加上L或者l,則這個字面值就是long類型,比如:1000L代表一個long類型的值。如果不加L或者l,則為int類型。基本類型當中的byte short int long都可以通過不加L的整型字面值(我們就稱作int字面值吧)來創建,例如 byte b = 100; short s = 5;對於long類型,如果大小超出int所能表示的范圍(32 bits),則必須使用L結尾來表示。整型字面值可以有不同的表示方式:16進制【0X or 0x】、10進制【nothing】、八進制【0】2進制【0B or 0b】等,二進制字面值是JDK 7以後才有的功能。在賦值操作中,int字面值可以賦給byte short int long,Java語言會自動處理好這個過程。如果方法調用時不一樣,調用test(0)的時候,它能匹配的方法是test(int),當然不能匹配test(byte)方法,至於為什麼Java沒有像支持賦值操作那樣支持方法調用,不得而知。注意區別包裝器與原始類型的自動轉換(anto-boxing,auto-unboxing)。byte d = 'A';也是合法的,字符字面值可以自動轉換成16位的整數。
對byte類型進行數學運算時,會自動提升為int類型,如果表達式中有double或者float等類型,也是自動提升。所以下面的代碼是錯誤的:
byte s2 = 'a'; byte sum = s1 + s2;//should cast by (byte)</span></span></span>
2.1.2 short
用16為表示,取值范圍為:[- 2^15, 2^15 - 1]。short可能是最不常用的類型了。可以通過整型字面值或者字符字面值賦值,前提是不超出范圍(16 bit)。short類型參與運算的時候,一樣被提升為int或者更高的類型。(順序為 byte short int long float double).
2.1.3 int
32 bits, [- 2^31, 2^31 - 1].有符號的二進制補碼表示的整數。常用語控制循環,注意byte 和 short在運算中會被提升為int類型或更高。Java 8以後,可以使用int類型表示無符號32位整數[ 0, 2^31 - 1]。
2.1.4 long
64 bits, [- 2^63, 2^63 - 1,默認值為0L].當需要計算非常大的數時,如果int不足以容納大小,可以使用long類型。如果long也不夠,可以使用BigInteger類。
2.1.5 char
16 bits, [0, 65535], [0, 2^16 -1],從'\u0000'到'\uffff'。無符號,默認值為'\u0000'。Java使用Unicode字符集表示字符,Unicode是完全國際化的字符集,可以表示全部人類語言中的字符。Unicode需要16位寬,所以Java中的char類型也使用16 bit表示。 賦值可能是這樣的:
char ch1 = 88; char ch2 = 'A';
ASCII字符集占用了Unicode的前127個值。之所以把char歸入整型,是因為Java為char提供算術運算支持,例如可以ch2++;之後ch2就變成Y。當char進行加減乘除運算的時候,也被轉換成int類型,必須顯式轉化回來。
2.2 浮點類型
包含單精度的float和雙精度的double,分別用32、64bits表示,遵循IEEE 754規范。
2.2.1 float
使用32 bit表示,對應單精度浮點數,運行速度相比double更快,占內存更小,但是當數值非常大或者非常小的時候會變得不精確。精度要求不高的時候可以使用float類型,聲明賦值示例:
f1 = 10L; f1 = 10.0f; //f1 = 10.0;默認為double</span></span></span>
可以將byte、short、int、long、char賦給float類型,java自動完成轉換。
2.2.2 double
64為表示,將浮點子面子賦給某個變量時,如果不顯示在字面值後面加f或者F,則默認為double類型。java.lang.Math中的函數都采用double類型。
如果double和float都無法達到想要的精度,可以使用BigDecimal類。
2.3 boolean類型
boolean類型只有兩個值true和false,默認為false。boolean與是否為0沒有任何關系,但是可以根據想要的邏輯進行轉換。許多地方都需要用到boolean類型。
3. 字面值
在Java源代碼中,字面值用於表示固定的值(fixed value)。數值型的字面值是最常見的,字符串字面值可以算是一種,當然也可以把特殊的null當做字面值。字面值大體上可以分為整型字面值、浮點字面值、字符和字符串字面值、特殊字面值。
3.1. 整型字面值
從形式上看是整數的字面值歸類為整型字面值。例如: 10, 100000L, 'B'、0XFF這些都可以稱為字面值。整型字面值可以用十進制、16、8、2進制來表示。十進制很簡單,2、8、16進制的表示分別在最前面加上0B(0b)、0、0X(0x)即可,當然基數不能超出進制的范圍,比如09是不合法的,八進制的基數只能到7。一般情況下,字面值創建的是int類型,但是int字面值可以賦值給byte short char long int,只要字面值在目標范圍以內,Java會自動完成轉換,如果試圖將超出范圍的字面值賦給某一類型(比如把128賦給byte類型),編譯通不過。而如果想創建一個int類型無法表示的long類型,則需要在字面值最後面加上L或者l。通常建議使用容易區分的L。所以整型字面值包括int字面值和long字面值兩種。
3.2. 浮點字面值
浮點字面值簡單的理解可以理解為小數。分為float字面值和double字面值,如果在小數後面加上F或者f,則表示這是個float字面值,如11.8F。如果小數後面不加F(f),如10.4。或者小數後面加上D(d),則表示這是個double字面值。另外,浮點字面值支持科學技術法表示。下面是一些例子:
double d2 = 11.4; double d3 = 1.23E3; double d4 = 10D; double d5 = 0.4D; float f1 = 10; float f2 = 11.1F; float f3 = 1.23e-4F; float f4 = 1.23E0F;</span>
3.3 字符及字符串字面值
Java中字符字面值用單引號括起來,如‘@'‘1'。所有的UTF-16字符集都包含在字符字面值中。不能直接輸入的字符,可以使用轉義字符,如‘\n'為換行字符。也可以使用八進制或者十六進制表示字符,八進制使用反斜槓加3位數字表示,例如'\141'表示字母a。十六進制使用\u加上4為十六進制的數表示,如'\u0061'表示字符a。也就是說,通過使用轉義字符,可以表示鍵盤上的有的或者沒有的所有字符。常見的轉義字符序列有:
\ddd(八進制) 、 \uxxxx(十六進制Unicode字符)、\'(單引號)、\"(雙引號)、\\ (反斜槓)\r(回車符) \n(換行符) \f(換頁符) \t(制表符) \b(回格符)
字符串字面值則使用雙引號,字符串字面值中同樣可以包含字符字面值中的轉義字符序列。字符串必須位於同一行或者使用+運算符,因為java沒有續行轉義序列。
3.4 特殊字面值
null是一種特殊的類型(type),可以將它賦給任何引用類型變量,表示這個變量不引用任何東西。如果一個引用類型變量為null,表示這個變量不可用。
還有一種特殊的class literal,用type name加上.class表示,例如String.class。首先,String是類Class(java.lang.Class)的一個實例(對象),而"This is a string"是類String的一個對象。然後,class literal用於表示類Class的一個對象,比如String.class用於表示類Class的對象String。簡單地說,類子面子(class literal)就是諸如String.class 、Integer.class這樣的字面值,它所表示的就是累String、類Integer。如果輸出Integer.class,你會得到class java.lang.Integer。List.class的輸出為interface java.util.List。總之,class literal用於表示類型本身!
3.5 在數值型字面值中使用下劃線。
JDK7開始,可以在數值型字面值(包括整型字面值和浮點字面值)插入一個或者多個下劃線。但是下劃線只能用於分隔數字,不能分隔字符與字符,也不能分隔字符與數字。例如 int x = 123_456_789.在編譯的時候,下劃線會自動去掉。可以連續使用下劃線,比如float f = 1.22___33__44.二進制或者十六進制的字面值也可以使用下劃線,記住一點,下劃線只能用於數字與數字之間,初次以外都是非法的。例如1._23是非法的,_123、11000_L都是非法的。
4. 基本類型之間的轉換
我們看到,將一種類型的值賦給另一種類型是很常見的。在Java中,boolean類型與所有其他7種類型都不能進行轉換,這一點很明確。對於其他7中數值類型,它們之間都可以進行轉換,但是可能會存在精度損失或者其他一些變化。轉換分為自動轉換和強制轉換。對於自動轉換(隱式),無需任何操作,而強制類型轉換需要顯式轉換,即使用轉換操作符(type)。首先將7種類型按下面順序排列一下:
byte <(short=char)< int < long < float < double
如果從小轉換到大,可以自動完成,而從大到小,必須強制轉換。short和char兩種相同類型也必須強制轉換。
4.1 自動轉換
自動轉換時發生擴寬(widening conversion)。因為較大的類型(如int)要保存較小的類型(如byte),內存總是足夠的,不需要強制轉換。如果將字面值保存到byte、short、char、long的時候,也會自動進行類型轉換。注意區別,此時從int(沒有帶L的整型字面值為int)到byte/short/char也是自動完成的,雖然它們都比int小。在自動類型轉化中,除了以下幾種情況可能會導致精度損失以外,其他的轉換都不能出現精度損失。
》int--> float 》long--> float 》long--> double 》float -->double without strictfp
除了可能的精度損失外,自動轉換不會出現任何運行時(run-time)異常。
4.2 強制類型轉換
如果要把大的轉成小的,或者在short與char之間進行轉換,就必須強制轉換,也被稱作縮小轉換(narrowing conversion),因為必須顯式地使數值更小以適應目標類型。強制轉換采用轉換操作符()。嚴格地說,將byte轉為char不屬於narrowing conversion),因為從byte到char的過程其實是byte-->int-->char,所以widening和narrowing都有。強制轉換除了可能的精度損失外,還可能使模(overall magnitude)發生變化。強制轉換格式如下:
byte b; b = (byte)a;//1</span>
如果整數的值超出了byte所能表示的范圍,結果將對byte類型的范圍取余數。例如a=256超出了byte的[-128,127]的范圍,所以將257除以byte的范圍(256)取余數得到b=1;需要注意的是,當a=200時,此時除了256取余數應該為-56,而不是200.
將浮點類型賦給整數類型的時候,會發生截尾(truncation)。也就是把小數的部分去掉,只留下整數部分。此時如果整數超出目標類型范圍,一樣將對目標類型的范圍取余數。
7種基本類型轉換總結如下圖:
4.3 賦值及表達式中的類型轉換:
4.3.1 字面值賦值
在使用字面值對整數賦值的過程中,可以將int literal賦值給byte short char int,只要不超出范圍。這個過程中的類型轉換時自動完成的,但是如果你試圖將long literal賦給byte,即使沒有超出范圍,也必須進行強制類型轉換。例如 byte b = 10L;是錯的,要進行強制轉換。
4.3.2 表達式中的自動類型提升
除了賦值以外,表達式計算過程中也可能發生一些類型轉換。在表達式中,類型提升規則如下:
》所有byte/short/char都被提升為int。
》如果有一個操作數為long,整個表達式提升為long。float和double情況也一樣。
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