Java基础-数据类型

前言：本节介绍 java的数据类型，包括基本类型及其相关的类型转换，以及了解一些常用的引用类型如类、数组等，大致内容如下导图。

一、基本类型

1、数值型

1）整数类型：byte，short，int，long

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int i = 10; // 整数常量默认是 int 类型
long l = 10L; // long 类型常量需在整数后添加 l 或 L
long l1 = i; // 小转大，自动类型转换
short l2= (short) i; // 大转小，强制类型转换

2）小数类型：float，double

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double pi = 3.14;  // 浮点数常量默认是 double 类型
float  pi = 3.14F; // float 类型常量需在浮点数后添加 f 或 F 后缀
float  pi = 3.14; // 错误: 不兼容的类型: 从 double 转换到 float 可能会有损失
3.14 == 3.14F; // false
3.14 == 3.14D; // true
float a = 1.0f - 0.9f;
float b = 0.9f - 0.8f;
a == b; // false

注意：

1 浮点数采用"尾数+阶码"的编码方式，所以 float, double 都不能表示精确的浮点数，需用 BigDecimal 类型。
2 涉及到类型转换的问题需要特别注意。

补充（进制）：

二进制：以 0B 或 0b 开头，0B011

八进制：以 0 开头，如011

十六进制：以 0X 或 0x 开头，如0XFF

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int a = 0B011; // 二进制：011 值为 3
int b = 011; // 八进制：011 值为 1*8^0+1*8^1=9
int c = 0XFF; // 十六进制：FF（二进制即1111 1111）值为255

2、字符型（char）

可能会有人把字符型和String类型（字符串）搞混，但两个不是一回事。

char 类型表示的是一个16 位 Unicode 字符，最小值是 \u0000（十进制为 0）；最大值是 \uffff（65535），
而字符串类型（String）是引用类型，下面会提及。

最简单的区分方式：单引号（' '）为字符型，双引号（" "）为String类型。

表示形式如下：

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char c1 = 'A'; // 使用单个字符
char c2 = 65; // 使用十进制的整数（Unicode 值），[0, 65535]
char c3 = '\u0061'; // 使用十六进制的整数，格式'\uXXXX'，('\u0000'~'\u00FF')

注:常用字符的 unicode

1）a-z: a为97，b为98，...其余以此类推（z为97+25=122）
2）A-Z：A为65，B为66，...其余以此类推（Z为65+25=90）

3、布尔型（boolean）

只有两种结果 true或false，默认值为 false。

回忆->关系运算符：==，!=，>，<，>=，<= （用于布尔运算，结果未 true或 false）

4、占位及数据范围

下表为各数据类型的占位及其范围：

数据类型	占位(B)	数据范围	默认值
byte	1	[-128，127]	0
short	2	[-2^15，2^15-1]	0
int	4	[-2^31，2^31-1]	0
long	8	[-2^63，2^63-1]	0L
char	2	[0，2^16-1]	'u0000'
float	4	[-3.4E38，3.4E38]	0.0f
double	8	[-1.7E308，1.7E308]	0.0d
boolean	1位(b)	false、true	false

pass:占位一定要非常熟悉，而数据范围对于前四个整型的要知道。 float和double只要知道表示范围非常大即可，一般都够用了。
E为科学计数法，表示10的多少次方。eg: -3.4E38即-3.4 * 10^38，3.4E38即3.4 * 10^38。

学有余力的同学可以看看下面的分析，因为涉及一些计算机组成原理的内容，没学过计组的同学可以忽略。

简单分析上表：先看前4个整数类型和char，区别在于整数可以有正负，而char没有负数。这就涉及二进制整数的表示问题。有正负则用带符号整数 表示，否则就用无符号整数表示，先记住以下两条结论：
1）n位的无符号整数的表示范围为 [0，(2^n)-1]，刚好符合 char的范围表示
2）n位的带符号整数的表示范围为 [-2^(n-1)，(2^(n-1))-1]，符合上面4个整数类型的范围表示

具体分析如下图：

注： 1）1byte=8bit，即 1个字节（1B）占 8位（b）
2）float和double范围的推算涉及计算机组成原理中浮点数的表示和运算，是个难点，包括符号、阶码和尾数之间的转换与表示，有兴趣的同学可以去了解一下。

5、类型转换

5.1 自动类型转换（隐式类型转换）

转换前的数据类型的位数要低于转换后的数据类型（小转大为自动）。如32位（4字节）的 int类型可以自动转换为64位（8字节）的double类型

// 小 -> 大(低位 -> 高位) byte -> short -> char -> int -> long -> float -> double

eg:

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int a=10;
double b=a;  //自动转换，int到double,得 b的值为 10.0

5.2 强制类型转换（显示类型转换）

转换前的数据类型的位数高于转换后的数据类型（大转小为强转） 。如64位（8字节）的 double类型转换为32位（4字节）的 int类型时，自动类型转换无法进行，需要进行强制类型转换。格式：(targetType)value。eg:

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byte b = 10; // 系统会自动把整型10当成 byte类型处理
int a = 12;
byte b = (byte) a; // 强制类型转换（原理同上）
float a = (float) 5.6; // 浮点数常量默认是 double类型，强制类型转换
char c= (char) 65 // 表示 'A' 字符
int i = (int) -12.81; // 强制类型转换（小数部分被截掉），i = -12

这里想重点提一下，强制类型转换过程可能造成溢出或损失精度。eg:

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public class TypeConversion { // 类型转换
    public static void main(String[] args) {
        int i = 128;
        byte b = (byte)i;   //强转
        System.out.println(b);
    }
}

输出b的值为 -128，这是因为 byte 表示的数据范围最大为127（不理解的回见 4、占位及数据范围部分），所以当 int强制转换为 byte 类型时，值 128 就会导致溢出。

5.3 其他（了解）

1）隐含强转

整数的默认类型是 int。小数默认是 double 类型浮点型，在定义 float 类型时必须在数字后面跟上 F 或者 f。

2）表达式的自动提升（了解）

所有的 byte、short、char 类型被自动提升到 int 类型。整个算术表达式最终结果的数据类型被提升到表达式中操作数类型最高的类型。

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short s = 5; // 自动类型转换（int转short,大转小）
s = s - 2;

输出s提示错误: "不兼容的类型: 从int转换到short可能会有损失"。

二、引用类型

引用类型，是指除了基本的变量类型之外的所有类型。所有引用类型的默认值都是null。

pass:该部分除数组外，类和接口都是之后面向对象部分的内容。这里可以先了解，后面会重点介绍。

1、类（Class）

简单介绍几个常用的类。

1.1 Object类

Object 是 Java 类库中的一个特殊类，也是所有类的父类，任何 Java 对象都可以调用 Object 类的方法。Java 允许把任何类型的对象赋给 Object 类型的变量。当一个类被定义后，如果没有指定继承的父类，那么默认父类就是 Object 类(向上和向下转型问题，后面会介绍)。

1.2 String类（最常用的引用类型 String）

两个要点如下：

String 是最终类、不可变类，即字符串对象一旦被创建，其值是不能改变的，但可以使用其他变量重新赋值的方式进行更改。
String对象一旦被创建就固定不变了，对String对象的任何改变都不影响到原对象，相关的任何change操作都会生成新的对象。

2、接口（interface）

1）接口是一个抽象类型，是抽象方法的集合。 2）几点注意：

接口无法被实例化，但是可以被实现。一个实现接口的类，必须实现接口内所描述的所有方法，否则就必须声明为抽象类。
接口没有构造方法，不能包含成员变量，除static 和 final 变量。
接口支持多继承。（Java类是单继承）

pass:重点，面试可能会问，特别是第三点。

3、数组

1）声明

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int[] arr; // 数组元素类型[] 数组名;

2）创建

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// 静态初始化
int[] arr = {1, 2, 3};
// 动态初始化，系统自动为数组元素分配初始值
int[] arr = new int[3]; // [0, 0, 0]

3）几点注意：

数组是定长的：一旦初始化完成，数组的长度就固定了，不能更改。
数组是引用数据类型，可以赋值为 null，表示没有引用任何内存空间。