Java内存管理-你真的理解Java中的数据类型吗（十）

2022-12-04 19:05:39

勿在流沙筑高台，出来混迟早要还的。

做一个积极的人

编码、改bug、提升自己

我有一个乐园，面向编程，春暖花开！

作为Java程序员，Java 的数据类型这个是一定要知道的！但是不管是那种数据类型最终存储都要到内存中，本文由浅入深对数据类型进行介绍和讲解，相信读完本文你一定会有收获的，会对Java数据类型有更深的了解和认识！

本文地图

一、什么是位、字节、字符、字符集

位（bit）：计算机内部存储数据的最小单位，音译为比特，每个二进制数字0或者1就是1个位！

字节（Byte）:计算机存储容量（数据处理）的基本单位，音译拜特，8个位构成一个字节；即：1 byte (字节)= 8 bit(位)。

一个字节能够存放的数字范围用二进制表示为000000000~11111111，也就是8个bit（比特），8个比特转换为无符号的10进制数字范围是0~255，转换为有符号数据一般为-128~127。

字节说明：对于存储容量，我们是比较熟悉的，计算机存储容量大小以字节数来度量，1024进位制：

1024B=1K（千）B （1024个字节等于 1KB）

1024KB=1M（兆）B

1024MB=1G（吉）B

1024GB=1T（太）B

还有PB、EB、ZB、YB 、NB、DB等

字符：字符是一种符号，同以上说的存储单位不是一回事。指计算机中使用的字母、数字、字和符号，包括：1、2、3、A、B、C、~！·#￥%……—*（）——+等等。字符一般在不同的编码（字符集）下面占用的字节数不同！也即占用存储空间不同！

编码：编码就是一个编号(数字)到字符的一种映射关系（集合），常见的有 ASCII、ISO-8859-1、GB2312、GBK、UTF-8、UTF-16 等。它们都可以被看作为字典，它们规定了转化的规则，按照这个规则就可以让计算机正确的表示我们的字符。

# 简单举例举例：

在 ASCII 编码中，一个英文字母字符存储需要1个字节。

在 GB 2312 编码或 GBK 编码中，一个汉字字符存储需要2个字节。

在UTF-8编码中，一个英文字母字符存储需要1个字节，一个汉字字符储存需要3到4个字节。

在UTF-16编码中，一个英文字母字符或一个汉字字符存储都需要2个字节（Unicode扩展区的一些汉字存储需要4个字节）。

在UTF-32编码中，世界上任何字符的存储都需要4个字节。

tips:

ASCII码是最熟知字符编码，编码范围为0~255，属于单字节编码。ASCII码编码范围太小了，Java为了能够处理多字节语言编码（比如中文、日文、韩文等）编码范围0x000000~0x10FFFF，采用国际组织制定的Unicode编码集。

因为Unicode编码并非连续的，所有将Unicode转换为具体的数值格式是又有多种不同的转换方式。称为Unicode Translation Format（UTF）。

简单总结一下UTF-8、UTF-16、UTF-32三种转换方式，都是采用字节作为编码的基本单位！

| 转换方式 | 特点 | 优点 | 缺点 | | -------- | ----------------- | ------------ | ------------ | | UTF-8 | 变长编码，1-4字节 | 节省空间 | 转换麻烦 | | UTF-16 | 固定编码，2字节 | 转换相对简单 | 空间相对节省 | | UTF-32 | 固定编码，4字节 | 转换简单 | 空间最浪费 |

目前使用UTF-8还是比较多，节省空间还是很大的优势！在说明一点Java虚拟机内部使用的UTF-16转换方式，固定使用两个字节，所以java中字符char 占用 2个字节！

编码这一块的内容其实挺多，如需了解更多深入细节，请自行查阅相关资料！

二、基本数据类型和引用数据类型

有学过C语言的伙伴知道在C语言中可以声明指针类型的变量，但是在Java语言中是看不到使用指针的，那么Java中有没有指针呢？准确的话是有的，因为在Java底层有些类型是封装了指针的。在Java中根据底层是否封装了指针可以将Java的数据类型分为两类，值类型和引用类型！

2.1、值类型

值类型：也称为基本数据类型和基元数据类型。它的值就是一个数字，一个字符或一个布尔值等。

没有封装指针的变量，它们在Java中有8个，包括byte、char、 short、int 、float 、long 、double、boolean。

这些基本类型首字母都是小写，它们并不是类，也没有属性和方法。声明值类型变量，只会在栈中分配一块内存空间。

这里面还有一个知识点是: 自动类型转换和强制类型转换！

自动类型转换：

一般情况下Java中会将占用内存空间较低的类型转换为较高类型，如 int型的变量和 long型的变量进行计算的时候，会将int型转换为long型；

如果两个变量占用内存空间一样，但是一个是整型，一个是浮点型，则会将整型转换为浮点型。如int型变量与float型变量进行计算，会将int型转换为float型。

强制类型转换：

第一种情况：提升变量的类型级别，以获取精度更高的计算结果！比如两个整型int变量进行除法运算，为了精度更高，强制转为long类型！

第二种情况：需要用占用空间较小的变量类型接受占用空间较大的变量类型。比如 int转为byte等，但是要注意转换过程中产生溢出截断的情况！

上面图中内容中没有boolean类型变量进行说明，因为boolean类型比较特殊。boolean类型变量只有两个值，true或者false，它不参与数学运算，也不能与其他类型变量进行转换（不管自动转换还是强制转换），只是用来进行逻辑判断。

boolean类型变量的内存空间占用具有一定的不确定性，理论上一个比特就可以保存boolean类型变量的值，当因为内存使用的最小单位是字节，那么变量不可能仅占用1/8个字节。实际中，根据编译器的不同，Java会使用1~4字节来保存boolean变量。字节内容均为0表示false。只要有字节为非0值表示true。

面试一定要注意：String 不是基本类型！

2.2、引用类型

引用类型：就是底层封装指针的数据类型。这部分包含的比较多，比如我们自定义或者系统的类、抽象类、接口，以及数组。它们在内存中分配两块空间，首先要在栈上给其引用（句柄）分配一块内存（不存放具体数值），然后对象的具体信息都存储在堆内存上（如对象的属性值等），最后由栈上面的引用指向堆中对象的地址。

2.3、简单示例

示例代码：

public class PrettyGirl {

    /**

     * 姑娘姓字名谁

     */

    String name;

    /**

     * 芳龄几何

     */

    int age;

    public static void main(String[] args) {

        //  PrettyGirl是自定义类，是引用类型，分配两块内存空间

        PrettyGirl prettyGirl = new PrettyGirl();

        // String类是系统类，也是引用类型，分配两块内存空间

        String name = new String("Java ok");

        // int,float 是值类型，只分配一块内存空间

        int num = 10;

        float price = 110.10f;

        // 对象名.属性名访问对象的属性，访问包括赋值和取值

        prettyGirl.name = "Alice";

        prettyGirl.age = 25;

    }

}

通过类名对象名 = new 类名()创建对象, 在 PrettyGirl prettyGirl = new PrettyGirl();这行代码在内存中就创建了两块内存空间，第一块在栈中，名字叫 prettyGirl，它是一个引用地址，并不放具体的数值，第二块堆中的内存才存放具体的数值，如name，age等信息。

其实数组内部也是封装引用（指针），即便是基本类型的数组，也是如此！ 数组也是引用类型！比如

int[] nums = new int[]{1,4,7,3,9};

说明：0x001 是我随便写的一个值，真实的内存地址并不是这个，这个值只是为了我画图方便！

在多强调一点，在引用类型中，对于类来说，要创建对象其实包括两步，第一是声明对象，第二是创建对象！

```java public static void main(String[] args) { // 声明对象，相当分配指针类型变量，在栈中分配内存 PrettyGirl alice; // 创建对象，创建具体内存空间，在堆中分配内存 alice = new PrettyGirl(); }

声明对象：就相当于在栈中声明引用类型的变量，它的内存不存放具体的数值，而只存放另一块堆中内存的地址！如

java PrettyGirl alice;

创建对象：一般使用new关键字，如下代码

java alice = new PrettyGirl();

上面这一行代码做了两件事情，首先在堆中分配一块存放具体数值的内存，然后将这个内存的首地址赋给上面声明的引用变量！

![](http://dufyun.gitee.io/images_bed/images/techy/JVM10-07.png)

其实很多时候，对象的声明和创建是放在一行的，如下：

java PrettyGirl mary = new PrettyGirl();

## 三、 八种基本类型的包装类和常量池

以下内容摘自：参考资料1 中  8种基本类型的包装类和常量池部分内容！

Java 基本类型的包装类的大部分都实现了常量池技术，即Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean；**这5种包装类默认创建了数值[-128，127]的相应类型的缓存数据，但是超出此范围仍然会去创建新的对象**。

**两种浮点数类型的包装类 Float,Double 并没有实现常量池技术。**

java Integer i1 = 33; Integer i2 = 33; System.out.println(i1 == i2);// 输出true Integer i11 = 333; Integer i22 = 333; System.out.println(i11 == i22);// 输出false Double i3 = 1.2; Double i4 = 1.2; System.out.println(i3 == i4);// 输出false，无缓存！

**Integer 缓存源代码：**

java /** *此方法将始终缓存-128到127（包括端点）范围内的值，并可以缓存此范围之外的其他值。 */ public static Integer valueOf(int i) { if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high) return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)]; return new Integer(i); }

对于Integer类型来说，值在-128-127，用==比较是一致的，超过这个区间就不行了。

**应用场景：**

1. Integer i1=40；Java 在编译的时候会直接将代码封装成Integer i1=Integer.valueOf(40);，从而使用常量池中的对象。

2. Integer i1 = new Integer(40);这种情况下会创建新的对象。

java Integer i1 = 40; Integer i2 = new Integer(40); System.out.println(i1==i2);//输出false ```

最后在贴出阿里巴巴Java手册中对包装类使用的建议：