【从零开始java学习|第三篇】变量与数据类型的关联

类型	存储内容	内存表现	示例类型
基本数据类型	直接存储值本身	栈内存直接存值	`byte`、`int`、`char`、`boolean` 等
引用数据类型	存储对象的内存地址	栈存地址，堆存实际对象	`String`、数组、类、接口等

二、基本数据类型：四类八种

基本数据类型细分为 4 类 8 种 ，每类都有严格的 字节大小、取值范围，直接影响变量能存储的数据范围：

2.1 整数型（4 种：`byte`、`short`、`int`、`long`）

作用：存储整数（无小数部分的值）。

类型	字节数	取值范围	示例（变量定义）
`byte`	1 字节	`-128 ~ 127`（`-2⁷ ~ 2⁷-1`）	`byte age = 20;`
`short`	2 字节	`-32768 ~ 32767`（`-2¹⁵ ~ 2¹⁵-1`）	`short score = 950;`
`int`	4 字节	`-2¹⁴⁷⁴⁸³⁶⁴⁸ ~ 2¹⁴⁷⁴⁸³⁶⁴⁷`	`int population = 100000;`
`long`	8 字节	`-2⁶³ ~ 2⁶³-1`	`long money = 10000000000L;`（需加`L`）

2.2 浮点型（2 种：`float`、`double`）

作用：存储小数（支持科学计数法，范围比整数型更 "极端"）。

类型	字节数	取值范围（近似）	示例（变量定义）
`float`	4 字节	`±3.4e-38 ~ ±3.4e38`	`float pi = 3.14F;`（需加`F`）
`double`	8 字节	`±1.7e-308 ~ ±1.7e308`	`double price = 9.99;`

2.3 字符型（1 种：`char`）

作用：存储单个字符（如字母、符号、中文，本质是 Unicode 编码）。

类型	字节数	取值范围	示例（变量定义）
`char`	2 字节	`0 ~ 65535`	`char gender = 'M';` `char chinese = '中';`（Unicode 支持）

2.4 布尔型（1 种：`boolean`）

作用：存储逻辑值（仅 true / false）。

类型	字节数	取值范围	示例（变量定义）
`boolean`	1 字节	`true` / `false`	`boolean isLogin = true;`

三、引用数据类型：地址的容器

核心特点 ：变量存储的是对象在堆内存的地址，而非值本身。

3.1 常见引用类型

字符串 ：String name = "Alice";（name 存的是字符串对象的地址）。
数组：int[] scores = {90, 85};（scores 存数组的地址）。
自定义类 / 接口 ：Student stu = new Student();（stu 存 Student 对象的地址）。

3.2 与基本类型的关键区别

对比项	基本类型	引用类型
存储内容	值本身	对象的地址
默认值	如 `int` 是 `0`，`boolean` 是 `false`	`null`（无地址，未指向任何对象）
内存位置	栈内存	栈存地址，堆存对象

四、变量的使用场景与操作方式

4.1 为什么需要变量？（使用场景）

场景 1：重复使用某个值

若数据需多次调用（如圆周率 3.14），用变量存储可避免重复写字面量，提升代码复用性。
复制代码
```
double pi = 3.14;  
double area1 = pi * 2 * 2; // 计算半径2的圆面积  
double area2 = pi * 5 * 5; // 计算半径5的圆面积  
```
场景 2：数据动态变化

若数据会更新（如用户分数、商品库存），变量可灵活记录变化。
复制代码
```
int stock = 100; // 初始库存  
stock = 80;      // 库存减少（数据变化）  
```

4.2 变量的 3 大核心用法

用法 1：输出打印

将变量的值展示到控制台，用于调试或结果展示。
复制代码
```
int score = 95;  
System.out.println("你的分数：" + score); // 输出：你的分数：95  
```

用法 2：参与计算

变量作为运算 "原料"，支持数学计算、逻辑判断等。

复制代码

int a = 10, b = 20;  
int sum = a + b; // 变量参与加法运算  
System.out.println("和：" + sum); // 输出：和：30

用法 3：修改值（覆盖旧数据）

变量的值可动态更新，新值会覆盖旧值。
复制代码
```
int level = 1;  
level = 2; // 旧值 1 被覆盖，level 变为 2  
```

五、变量的注意事项

5.1 变量同一时刻只能存一个值

新赋值会覆盖旧值，变量始终保存最后一次赋值的结果。

复制代码

int num = 10;  
num = 20; // 旧值 10 被覆盖，num 最终为 20

5.2 同作用域内，变量名不能重复

若重复定义同名变量，编译器会报错（"变量已存在"）。

复制代码

int age = 20;  
// int age = 30; // 错误！age 已存在

5.3 一条语句可定义多个同类型变量

语法：数据类型变量1=值1, 变量2=值2;（类型必须一致）。

复制代码

// 正确：int 类型的 x 和 y  
int x = 1, y = 2;  
// 错误：String 和 int 类型不同，不能同语句定义  
// String name="Tom", age=20;

5.4 使用变量前必须赋值

未赋值的变量无法使用（Java 会编译报错，避免空数据错误）。

复制代码

int num;  
// System.out.println(num); // 错误！num 未赋值  
num = 10; // 先赋值，再使用  
System.out.println(num); // 正确：10

六、数据类型与变量的绑定关系

变量的定义 必须指定数据类型，类型直接决定：

能存什么值 ：int 变量只能存整数，String 变量只能存字符串地址。
占多少内存 ：byte 占 1 字节，double 占 8 字节。

示例：

复制代码

// 步骤1：指定类型 → int（4字节，存整数）
int num;  
// 步骤2：赋值 → 必须符合类型规则（此处存整数100）
num = 100;  

// 错误示例：类型不匹配  
// num = 3.14; // 编译报错：double不能存到int变量

七、取值范围的深层逻辑与实践

7.1 范围排序解析（用户小结要点）

规则：double > float > long > int > short > byte
原因：

浮点型（float/double） 用 科学计数法 存储（如 3.4e38），虽占字节少，但表示范围远大于整数型（如 long 最大约 9e18，远小于 float 的 3.4e38）。
整数型 按字节数递增，范围自然扩大（byte 1 字节 < short 2 字节 < ... < long 8 字节）。

7.2 `byte` 范围的本质（-128 ~ 127）

byte 占 1 字节（8 位） ，最高位是 符号位（0 表示正数，1 表示负数）：

正数范围：00000000 ~ 01111111 → 0 ~ 127（2⁷-1）。
负数范围：10000000 ~ 11111111 → 用补码表示，实际对应 -128 ~ -1。

7.3 实践避坑：类型选择与溢出

选对类型，节省内存 ：
- 年龄（0~200）→ byte（1 字节），而非 int（4 字节）。
- 金额（需精度）→ double 或 BigDecimal（避免浮点误差）。

警惕溢出 ：

复制代码

int maxInt = 2147483647;  
// maxInt = maxInt + 1; // 溢出！结果变为 -2147483648（int范围超限）  
long maxLong = 2147483648L; // 加L，用long存大数

八、总结：变量与数据类型的协同逻辑

变量是 "容器"，数据类型是 "容器的规则"：规定容器能装什么值、占多少空间。
基本类型存值，引用类型存地址：前者直接操作值，后者操作对象的引用。
范围决定能力 ：选类型时，优先匹配数据的实际范围（如小数用浮点，大整数用long）。

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