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Java数据类型和运算符详解

前言

数据类型用来声明变量,程序在运行过程中根据不同的数据类型分配不同大小的空间。

第一种:基本数据类型可分为四大类,八小种

  • 第一类:整数型
  • 第二类:浮点型
  • 第三类:布尔型
  • 第四类:字符型
  • 八小种: byte(1字节=8bit),short(2字节),int(4字节),long(8字节)
    float(4byte),double(8byte),boolean(1byte),char(2byte)

第二种:引用数据类型
字符串型String属于引用数据类型。
引用数据类型面向对象的时候才接触。

一、变量和类型

变量指的是程序运行时可变的量, 相当于开辟一块内存空间来保存一些数据。变量其实就是内存当中存储数据的最基本的单元
对于一个变量来说,包括三要素:

  • 变量的数据类型
  • 变量的名字
  • 变量中保存的值
  • 变量必须先声明,再赋值。

关于变量的一个分类,变量根据出现的位置进行划分:

  • 在方法体中声明的变量:局部变量(只在方法体当中有效)
  • 在方法体之外,类体内声明的变量:成员变量
    变量的作用域:变量的有效范围。出了大括号就不认识了。

类型则是对变量的种类进行了划分, 不同类型的变量具有不同的特性。
不同的数据类型,在内存中分配的空间大小不同。

一个字节 = 8个比特位
1KB = 1024 Byte, 1MB = 1024 KB, 1GB = 1024 MB
  • 1
  • 2

一个比特位就是一个1或者0。注意:比特位是二进制位。

1.1 整型变量

语法格式:

int 变量名 = 初始值;
  • 1

【注意】:

  1. int 表示变量的类型是一个整型。
  2. 变量名是变量的标识,后续都是通过这个名字来使用变量。
  3. Java 中 = 表示赋值(和数学不一样), 意思是给变量设置一个初始值。
  4. 初始化操作是可选的, 但是建议创建变量的时候都显式初始化。
  5. 最后不要忘记分号,否则会编译失败。
  6. // 表示注释,注释作为代码的解释说明部分,不参与编译运行。

int占有4个字节,那就是4*8 = 32个比特位,其中1位为符号位,剩下的31位就是它所要计算的数据范围:-2^31 - 2^31-1 ->-2147483648-2147483647。如果运算的结果超出了 int 的最大范围, 就会出现溢出的情况。
它的取值范围可以用下图来表示:
在这里插入图片描述

可以使用以下代码查看 Java 中的整型数据范围:

System.out.println(Integer.MAX_VALUE); // int 的最大值
System.out.println(Integer.MIN_VALUE); // int 的最小值
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1.2 长整型变量

基本语法格式:

long 变量名 = 初始值;
  • 1

示例:

long num = 10L; //定义一个长整型变量,初始值写作 10l 也可以(小写的 L,不是数字1)。
System.out.println(num)
  • 1
  • 2

【注意】:

  1. 基本语法格式和创建 int变量基本一致, 只是把类型修改成 long
  2. 初始化设定的值为 10L, 表示一个长整型的数字,10l 也可以。
  3. 使用 10 初始化也可以, 10 的类型是 int, 10L 的类型是 long, 使用 10 L 或者 10l 更好一些。

Javalong 类型占 8 个字节,表示的数据范围 -2^63 -> 2^63-1
可以使用以下代码查看 Java 中的长整型数据范围:

System.out.println(Long.MAX_VALUE);
System.out.println(Long.MIN_VALUE)
// 运行结果
 9223372036854775807
-9223372036854775808
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1.3 双精度浮点型变量

基本语法格式:

double 变量名 = 初始值;
  • 1

Java 中的 double 虽然也是 8 个字节, 但是浮点数的内存布局和整数差别很大, 不能单纯的用 2 ^ n 的形式表示数据范围。
Java 的 double 类型的内存布局遵守 IEEE 754 标准(和C语言一样), 尝试使用有限的内存空间表示可能无限的小数, 势必会存在一定的精度误差。
Java规定,任何一个浮点型数据被当做double来处理。如果想在在这个浮点型字面量被当做float类型来处理,请在字面量后面加上F/f

1.4 单精度浮点型变量

基本格式:

float 变量名 = 初始值;
  • 1

代码示例:

float num = 1.0f; // 写作 1.0F 也可以
System.out.println(num);
  • 1
  • 2

float 类型在 Java 中占四个字节, 同样遵守 IEEE754 标准. 由于表示的数据精度范围较小, 一般在工程上用到浮点数都优先考虑 double, 不太推荐使用 float

1.5 字符类型变量

基本格式:

char 变量名 = 初始值;
  • 1

代码示例:

char ch = 'A';
  • 1

【注意】:

  1. Java中使用 单引号 + 单个字母 的形式表示字符字面值。
  2. 计算机中的字符本质上是一个整数,在 C 语言中使用 ASCII 表示字符,而 Java 中使用 Unicode 表示字符, 因此一个字符占用两个字节, 表示的字符种类更多, 包括中文
  3. char占用 2 个字节,表示的数据范围是:(0~65535),可以表示65536个不同的数字

1.6 字节类型变量

基本语法格式:

byte 变量名 = 初始值;
  • 1

【注意】:

  1. 字节类型表示的也是整数,只占一个字节, 表示范围较小 ( -128 - +127 )
  2. 字节类型和字符类型互不相干。

1.7 短整型变量

基本语法格式:

short 变量名 = 初始值;
  • 1

【注意】:

  1. short 占用 2 个字节, 表示的数据范围是 -32768 -> +32767.
  2. 这个表示范围比较小, 一般不推荐使用.

1.8 布尔类型变量

基本语法格式:

boolean 变量名 = 初始值;
  • 1

【注意】:

  1. boolean类型的变量只有两种取值, true 表示真, false 表示假.
  2. Javaboolean 类型和 int 不能相互转换, 不存在 1 表示 true, 0 表示 false 这样的用法.
  3. boolean 类型有些 JVM 的实现是占 1 个字节, 有些是占 1 个比特位, 这个没有明确规定.
  4. 布尔类型在实际开发中使用在逻辑判断中,通常放在条件的位置上。(充当条件).

1.9 字符串类型变量

基本语法格式:

String 变量名 = "初始值";
  • 1

代码示例:

String name = "zhangsan";
System.out.println(name);
  • 1
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【注意】:

  1. Java 使用 双引号 + 若干字符 的方式表示字符串字面值.
  2. 和上面的类型不同, String 不是基本类型, 而是引用类型.
  3. 字符串中的一些特定的不太方便直接表示的字符需要进行转义.
    转义字符示例:
// 创建一个字符串 My name is "张三"
String name = "My name is "张三"";
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java语言中“”负责转义.
常见的转义字符都有:

转义字符解释
换行
水平制表符tab
单引号
’’双引号
\反斜杠
u表示后面的是一个字符的unicode编码

当一个 + 表达式中存在字符串的时候, 都是执行字符串拼接行为.
因此我们可以很方便的使用 System.out.println(); 同时打印多个字符串或数字.

1.10 变量的作用域

就是该变量能生效的范围, 一般是变量定义所在的代码块 (大括号).

1.11 变量的命名规则

硬性指标:

  1. 一个变量名只能包含数字, 字母, 下划线.
  2. 数字不能开头.
  3. 变量名是大小写敏感的. 即 num 和 Num 是两个不同的变量.
    注意: 虽然语法上也允许使用中文/美元符($)命名变量, 但是强烈不推荐这样做.

软性指标:
4. 变量命名要具有描述性, 见名知意.
5. 变量名不宜使用拼音(但是不绝对).
6. 变量名的词性推荐使用名词.
7. 变量命名推荐 小驼峰命名法, 当一个变量名由多个单词构成的时候, 除了第一个单词之外, 其他单词首字母都大写.

1.12 常量

常量指的是运行时类型不能发生改变.
常量主要有以下两种体现形式:

字面值常量

10 // int 字面值常量(十进制)
010 // int 字面值常量(八进制) 由数字 0 开头. 010 也就是十进制的 8
0x10 // int 字面值常量(十六进制) 由数字 0x 开头. 0x10 也就是十进制的 16
10L // long 字面值常量. 也可以写作 10l (小写的L)
1.0 // double 字面值常量. 也可以写作 1.0d 或者 1.0D
1.5e2 // double 字面值常量. 科学计数法表示. 相当于 1.5 * 10^2
1.0f // float 字面值常量, 也可以写作 1.0F
true // boolen 字面值常量, 同样的还有 false
'a' // char 字面值常量, 单引号中只能有一个字符
"abc" // String 字面值常量, 双引号中可以有多个字符
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final 关键字修饰的常量

final int a = 10;
a = 20; // 编译出错. 提示 无法为最终变量a分配值
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常量不能在程序运行过程中发生修改.

1.13类型转换

在类型转换的时候,需要遵循的规则:

  • 小容量可以直接转换成大容量,称之为自动类型转换。容量从小到大的排序是:byte<short(char)<int<long<float<double,其中short和char都占用两个字节,但是char可以表示更大的正整数。
  • 大容量不能直接赋值给小容量,需要适用强制类型转换符强转。但需要注意的是:加强值类型转化符之后,虽然编译通过了,但是运行的时候可能会损失精度
  • 将一个字面值常量进行赋值的时候, Java 会自动针对数字范围进行检查.
  • 当整数型字面量没有超出byte的取值范围,那么这个整数型的字面量可以直接赋值给byte类型的变量。
  • boolean不能参与类型转换,其他都行。 intboolean 是毫不相干的两种类型, 不能相互赋值.
  • byte char short 在做混合运算的时候,各自先转换成int再做运算。
  • 多种数据类型做混合运算的时候,最终的结果类型是“最大容量”对应的类型,char+short+byte除外,因为char+short+byte混合运算的时候,会各自先转换成int再做运算。

例:

byte a = 1;
byte b = 2;
byte c = a+b;//报错 CPU<4,运算的时候,会进行整形提升,要使编译不出错,就得强制类型转换。
byte = (byte)a+b;//强制类型转换成byte,编译时不会报错。
byte c = 1+2;//运行时不会报错,在运算时会进行整形提升,转换为int类型,然后再进行运算。
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byte 和 byte 都是相同类型, 但是出现编译报错. 原因是, 虽然 a 和 b 都是 byte, 但是计算 a + b 会先将 a 和 b 都提升成 int, 再进行计算, 得到的结果也是 int, 这是赋给 c, 就会出现上述错误.
由于计算机的 CPU 通常是按照 4 个字节为单位从内存中读写数据. 为了硬件上实现方便, 诸如 byte 和 short 这种低于4 个字节的类型, 会先提升成 int, 再参与计算.
从上面的例子可以得出:
1.不同类型的数据混合运算, 范围小的会提升成范围大的.
2. 对于 short, byte 这种比 4 个字节小的类型, 会先提升成 4 个字节的 int , 再运算.

1.14 int 和 String 之间的相互转换

int 转成 String

int num = 10;
// 方法1
String str1 = num + "";
// 方法2
String str2 = String.valueOf(num);
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String 转成 int

String str = "100";
int num = Integer.parseInt(str);
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二、运算符

2.1算术运算符

基本四则运算符: + - * / %%%%

  • /表示取整,%%%%表示求余.
  • 增量赋值运算符 += -= *= /= %%%%=.
  • 自增/自减运算符 ++ --.

【注意】:

  1. 如果不取自增运算的表达式的返回值, 则前置自增和后置自增没有区别.
  2. 如果取表达式的返回值, 则前置自增的返回值是自增之后的值, 后置自增的返回值是自增之前的值.

2.2 关系运算符

关系运算符主要有六个:== != < > <= >=, 关系运算符的表达式返回值都是 boolean 类型。

2.3 逻辑运算符

逻辑运算符的操作数(操作数往往是关系运算符的结果)和返回值都是 boolean 类型。

逻辑与 &&

规则: 两个操作数都为 true, 结果为 true, 否则结果为 false。

逻辑或 ||

规则: 两个操作数都为 false, 结果为 false, 否则结果为 true。

逻辑非 !

规则: 操作数为 true, 结果为 false; 操作数为 false, 结果为 true(这是个单目运算符, 只有一个操作数。

短路求值

&& 和 || 遵守短路求值的规则:

  1. 对于 && , 如果左侧表达式值为 false, 则表达式的整体的值一定是 false, 无需计算右侧表达式。
  2. 对于||, 如果左侧表达式值为 true, 则表达式的整体的值一定是 true, 无需计算右侧表达式。

2.4 位运算符

Java 中对数据的操作的最小单位不是字节, 而是二进制位.
位运算符主要有四个:& | ~ ^
位操作表示按二进制位运算. 计算机中都是使用二进制来表示数据的(01构成的序列), 按位运算就是在按照二进制位的每一位依次进行计算.

按位与 &

如果两个二进制位都是 1, 则结果为 1, 否则结果为 0。

按位或 |

如果两个二进制位都是 0, 则结果为 0, 否则结果为 1。
注意: 当 &| 的操作数为整数(int, short, long, byte) 的时候, 表示按位运算, 当操作数为 boolean 的时候, 表示逻辑运算。

按位取反 ~

如果该位为 0 则转为 1, 如果该位为 1 则转为 0。

 int a = 0xf;
System.out.printf("%%%%x
", ~a)
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注意:

  1. 0x 前缀的数字为十六进制 数字. 十六进制可以看成是二进制的简化表示方式. 一个十六进制数字对应4个二进制位.
  2. 0xf 表示 10 进制的 15, 也就是二进制的1111.
  3. printf 能够格式化输出内容, %%%%x 表示按照十六进制输出.
  4. 表示换行符.

按位异或 ^

如果两个数字的二进制位相同, 则结果为 0, 相异则结果为 1.

2.5 移位运算

左移 <<

最左侧位不要了, 最右侧补 0.

右移 >>

最右侧位不要了, 最左侧补符号位(正数补0, 负数补1).

无符号右移 >>>

最右侧位不要了, 最左侧补 0.
【注意】:

  1. 左移 1 位, 相当于原数字 * 2. 左移 N 位, 相当于原数字 * 2 的N次方.
  2. 右移 1 位, 相当于原数字 / 2. 右移 N 位, 相当于原数字 / 2 的N次方.
  3. 由于计算机计算移位效率高于计算乘除, 当某个代码正好乘除 2 的N次方的时候可以用移位运算代替.
  4. 移动负数位或者移位位数过大都没有意义.

2.6 条件运算符

条件运算符只有一个:表达式1 ? 表达式2 : 表达式3.
当表达式1 的值为 true 时, 整个表达式的值为表达式2的值; 当表达式1的值为 false 时, 整个表达式的值为表达式3的值.
以上。

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