Java 之 数据类型与类型转换

一、数据类型

  1、数据类型分类

    Java 中数据类型分为两大类:

      基本数据类型:整数、浮点数、字符型、布尔型

      引用数据类型(对象类型):类、数组、字符串、接口等。

      Java 之 数据类型与类型转换

  2、基本数据类型

    四类八种基本数据类型:      

数据类型 关键字 内存占用 取值范围
字节型 byte 1个字节 -128~127
短整形 short 2个字节 -32768~32767
整形 int(默认) 4个字节 -2的31次方~2的31次方-1
长整型 long 8个字节 -2的63次方~2的63次方-1
单精度浮点型 float 4个字节 1.4013E-45~3.4028E+38
双精度浮点型 double(默认) 8个字节 4.9E-324~1.7977E+308
字符型 char 2个字节 0~65535
布尔类型 boolean 1个字节 true、false

二、八种基本数据类型

  1、整数类型

    整数类型:byte、short、int、long

    Java 各整数类型有固定的表示范围和字段长度,不受具体OS的影响,以保证Java程序的可移植性。

    Java 的整型常量默认为 int 型,声明 long 型常量须后加 “l” 或 “L”。

    Java 程序中变量通常声明为 int 型,除非不足以表达较大的数,才使用 long。

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       bit:计算机中最小的存储单位。

    byte:计算机中基本的存储单元。

    整数用来存储整数数值,可以是正整数、负数,有3种表示形式:

 

0B101  // 二进制
-88    // 十进制
0123   //八进制必须以 0 开头
0x25   // 十六进制必须以 0X 或 0x 开头

 

  

 

  2、浮点数类型

    浮点数类型:float、double

    与整数类型类似, Java 浮点类型也有固定的表数范围和字段长度,不受具体操作系统的影响。

    浮点型常量有两种表示形式:

      十进制数形式:如:5.12  512.0f     .512(必须有小数点)

      科学计数法形式:如:5.12e2  512E2  100E-2

    float:单精度,位数可以精确到7位有效数字。很多情况下,精度很难满足需求。

    double:双精度,精度是 float 的两倍,通常采用此类型。

    Java 的浮点型常量默认为 double 型,声明 float 型常量,后面必须加 ‘f’ 或 'F'。

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     例如:

    Java 之 数据类型与类型转换

 

 

        Java 之 数据类型与类型转换

 

 

     通过上面的程序可以看出,最终的结果并非我们预料的结果,float和double类型运算可能造成精度丢失问题。

  3、字符类型(Java中使用Unicode编码来表示)

    char 型数据用来表示通常意义上“字符”(2个字节)

    Java中的所有字符都使用Unicode编码,故一个字符可以存储一个字母,一个汉字,或其他书面语的一个字符。

    字符串变量的三种表现形式:

      (1)字符常量是用单引号('')括起来的单个字符。

例如: char c1 = 'a'; char c2= '中'; char c3 = '9';

      (2)Java中还允许使用转义字符 '\' 来将其后的字符转变为特殊字符常量。

例如: char c3 = ‘\n’; // '\n'表示换行符

      (3)直接使用 Unicode 值来表示字符型常量。

‘\uXXXX’。其中, XXXX代表一个十六进制整数。如: \u000a 表示 \n。

      常用转义字符:

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         Tips:char类型是可以进行运算的。因为它都对应有Unicode码。

  4、布尔类型

    布尔类型:boolean

    boolean 类型用来判断逻辑条件,一般用于程序流程控制。

    boolean 类型数据只允许取值 true 和 false,无  null。

    注意:不可以使用 0 或 非0的整数替代 false 和 true。

    Java虚拟机中没有任何供boolean值专用的字节码指令, Java语言表达所操作的boolean值,在编译之后都使用java虚拟机中的int数据类型来代替: true用1表示, false
用0表示。 ———《java虚拟机规范 8版》

  5、小结

        (1)Java中的默认类型:整形类型是 int、浮点类型是 double。

    (2)字符串不是基本类型,而是引用类型。

    (3)浮点型可能只是一个近似值,并非精确的值。

    (4)数据范围与字节数不一定相关,例如float数据范围比long更加广泛,但是float是4字节,long是8字节。

    (5)浮点数当中默认类型是double。如果一定要使用float类型,需要加上一个后缀F。如果是整数,默认为int类型,如果一定要使用long类型,需要加上一个后缀L。推荐使用大写字母后缀。

三、数据类型转换

  类型转换是从一种类型更改为另一种类型的过程。如果从低精度数据类型向高精度转换,则永远不会溢出,总是成功。相反,从高精度向低精度转换,可能出现信息丢失,有可能失败。

  1、自动类型转换(隐式转换)

    容量小的类型自动转换为容量大的数据类型。

    数据类型按容量大小排序为:

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     有多种类型的数据混合运算时,系统首先自动将所有数据转换成容量最大的那种数据类型,然后再进行计算。

     注意:

      (1)byte、short、char 之间不会相互转换,他们三者在计算时首先转换成 int 类型。

      (2)boolean 类型不能与其他数据类型运算。

      (3)当把任何基本数据类型的值和字符串(String)进行连接运算时(+),基本数据类型的值将自动转化为字符串(String)类型。

    Demo:

public static void main(String[] args) {
  int i =1;
  byte b = 2;
  // byte x = b + 1;   报错
  // int类型和 byte 类型运算,结果是 int类型
  int j = b + i;
  System.out.println(j);        
}

     转换原理图解:

    byte 类型内存占有1个字节,在和 int 类型运算会提升为 int 类型,自动补充 3个字节,因此计算后的结果是 int  类型。

    Java 之 数据类型与类型转换

    转换规则:范围小的类型向范围大的类型提升,byte、short、char 进行算术运算时直接提升为 int 类型。

    总结

      a、特点:代码不需要进行特殊处理,自动完成;

      b、规则:数据范围从小到大;

  2、强制类型转换(显示转换)

    (1)自动类型转换的逆过程,将容量大的数据类型转换为容量小的数据类型。使用时要加上强制转换符:(),但可能造成精度降低或溢出,格外要注意。

    (2)字符串类型不能直接转换为基本类型,但通过基本类型对应的包装类则可以实现把字符串转换成基本类型。

如: String a = “43”; int i = Integer.parseInt(a);

    (3)boolean 类型不可以转换为其他的数据类型。

    强制类型转换:

数据类型 变量名 = (数据类型) 被转数据值;

      Demo:

 1 public static void main(String[] args){
 2    // short 类型变量,内存中2个字节
 3    short s = 1;
 4    /*
 5       出现编译失败
 6       s 和 1做运算的时候,1是int类型,s 会被提升为 int 类型
 7       s+1 后的结果是 int 类型,将结果在赋值 short 类型时发生错误
 8       short  内存2个字节,int  类型4个字节
 9       必须将 int 强制转成 short 才能完成赋值  
10    */    
11      s = s + 1;          // 编译失败
12      s= (short) (s+1);   // 编译成功
13 }

    转换原理图解:

Java 之 数据类型与类型转换

 

      注意:

      a、浮点转成整数,直接取掉小数点,可能造成数据损失精度。

      b、int 强制转成 short 取掉2个字节(溢出),可能造成数据丢失。

    总结:

      a、特点:代码需要进行特殊的格式处理,不能自动完成。

      b、格式:范围小的类型 范围小的变量名 = (范围小的类型) 原本范围大的数据;

       注意事项:

      a、 强制类型转换一般不推荐使用,因为有可能发生精度损失、数据溢出。
      b、 byte/short/char 这三种类型都可以发生数学运算,例如加法“+”.
      c、 byte/short/char 这三种类型在运算的时候,都会被首先提升成为int类型,然后再计算。
      d、 boolean 类型不能发生数据类型转换

  3、 ASCII 编码表

    字符与数字的对照关系表(编码表):当有 字符 类型的变量参与运算的时候,会把字符转变为相应的数字,然后再进行计算。

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    将所有的英文字母,数字,符号都和十进制进行了对应,因此产生了世界上第一张编码表ASCII( American Standard Code for Information Interchange 美国标准信息交换码),里面只有字母数字和常用符号,并没有汉字。

    Unicode码表:万国码。也是数字和符号的对照关系,开头0-127部分和ASCII完全一样,但是从128开始包含有更多字符。  

    Tips:

     在 char 类型和 int 类型计算的过程中,char 类型的字符先查询编码表,得到97,再和1求和,结果为98。char类型提升 为了int类型。char类型内存2个字节,int类型内存4个字节。

四、String 类型

  1、String 不是基本数据类型,属于引用数据类型。

  2、使用方式与基本数据类型一致。

    例如:

String str = “abcd”;

  3、一个字符串可以串接另一个字符串,也可以直接串接其他类型的数据。

str = str + “xyz” ;
int n = 100;
str = str + n;

五、扩展知识(编译器的两点优化)

 1、自动类型转换问题

    对于byte/short/char三种类型来说,如果右侧赋值的数值没有超过范围,那么javac编译器将会自动隐含地为我们补上一个(byte)(short)(char)。

   (1)如果没有超过左侧的范围,编译器补上强转。

   (2)如果右侧超过了左侧范围,那么直接编译器报错。

    Demo:

 1     // 右侧确实是一个int数字,但是没有超过左侧的范围,就是正确的。
 2     // int --> byte,不是自动类型转换
 3       byte num1 = /*(byte)*/ 30; // 右侧没有超过左侧的范围
 4       System.out.println(num1); // 30
 5         
 6      // byte num2 = 128; // 右侧超过了左侧的范围,编译不通过
 7         
 8      // int --> char,没有超过范围
 9       // 编译器将会自动补上一个隐含的(char)
10         char zifu = /*(char)*/ 65;
11         System.out.println(zifu); // A

  

    2、编译器的常量优化

   在给变量进行赋值的时候,如果右侧的表达式当中全都是常量,没有任何变量,那么编译器javac将会直接将若干个常量表达式计算得到结果。

   short result = 5 + 8; // 等号右边全都是常量,没有任何变量参与运算编译之后,得到的 .class字节码文件当中相当于【直接就是】:short result = 13; (右侧的常量结果数值,没有超过左侧范围,所以正确。)

   注意:一旦表达式当中有变量参与,那么就不能进行这种优化了。

   Demo:

 1 public static void main(String[] args) {
 2         short num1 = 10; // 正确写法,右侧没有超过左侧的范围,
 3         
 4         short a = 5;
 5         short b = 8;
 6         // short + short --> int + int --> int
 7         // short result = a + b; // 错误写法!左侧需要是int类型,含有两个变量
 8         
 9         // 右侧不用变量,而是采用常量,而且只有两个常量,没有其他
10         short result = 5 + 8;
11         System.out.println(result);
12         
13         short result2 = 5 + a + 8; // 18 错误,里面有变量
14 }

 

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