数据类型与类型检验

数据类型与类型检验

对应 04-Data Type and Type Checking内容
不过度展开记录，仅作“写意”用

数据类型

type:（抽象上的）值的集合，及可以运作于这些值的一系列运算

特定数据类型定义，存储满足类型约束之值的结构空间——变量

基本数据类型（java提供）&对象数据类型（java库提供/程序员自行构造）

不能实现表达的统一 vs 泛型与表达统一

基本类型包装为对象类型：通常在定义集合类型时使用 一般情况下避免（一般可以自动转换）

操作： 操作符调用 方法（对对象调用） 函数（静态方法，对类调用）

同样的操作名用于不同的数据类型——>重载Overload

静态与动态检查

检查内容：数据类型与数据值的匹配性

Java——静态类型语言 在编译阶段类型检查（不同于Python 动态类型语言 在运行阶段进行类型检查）

显然有：静态类型检查>>动态类型检查>>不进行检查

• 静态检查：在编译阶段发现错误 避免错误被运行 提高程序健壮性
  检查范围包括：
  • 语法错误（如final关键字无法确定不会改变则报错）
  • 类名/函数名错误
  • 参数数目错误与类型错误
  • 返回值类型错误
• 动态检查：检查内容有：
  • 非法参数值（如除数为0）
  • 非法返回值（返回值无法用指定数据类型展示）
  • 越界
  • 空指针
• 静态vs动态：静态检查只考虑编译阶段可以确定的“值”，动态检查涉及运行阶段可以确定的“值”

可变性与不可变性（重点）

赋值：在内存特定区域开辟一段空间写入特定值，将该空间与变量（引用）关联

• 改变变量：变量指向另一个值的存储空间（Immutable）
• 改变变量的值：存储空间不变，这个空间内写入一个新的值（mutable）

尽可能避免程序内的“变化”，减少副作用

不变性Immutability：不变数据类型的数据一旦创建，则不可改变。（关键设计原则）

• 添加final关键字使引用immutable：如final int n = 14，则引用“n"不可再指向其他内容。
  
• 对添加final关键字的mutable对象引用，对象可以改变值，但引用固定，不可再指向其他对象。
  
• 如果编译器无法确定final变量不会改变，就提示错误，这也是静态类型检查的一部分
  
• 尽量使用final变量作为输入参数/局部变量

final更偏向一种“固定不变”的决策，final的类不可派生子类，final的变量无法改变引用指向空间，final的方法无法被子类重写...等等。

不变/可变对象：指向的值不能/能被方法修改（由数据类型决定）

不变/可变引用：变量与内存区域的关系不能/能修改(final关键字决定)

存在多个引用时，可变/不可变出现明显差别（共用空间值变化引起问题）

• 可变类型：最少化拷贝 效率高 性能好 适合协作 安全性差 容易导致漏洞（改变输入参数值 其他程序员难理解 内部数据结构对外泄露因而外部改变会引发内部变量变化 等等）

  防御式拷贝——返回新的对象：避免内部数据结构对外泄露
  
  安全使用可变类型 需尽量避免多个引用

• 不可变类型：大量临时拷贝浪费内存 安全性更好 节省频繁复制的代价

快照图（会画）

描述程序运行时内部状态（存在的对象与方法及其局部变量等）

方便程序员的交流，便于刻画变量随时间的变化，解释设计思路

引用不可变，可能指向可变的值

引用可变，可能指向不可变的值

复杂数据类型：列表与集合

1、数组

int []a=new int [100] （列表也可以认为是数组 注意做出区分）

2、list

List list = new ArrayList()

• 索引：list.get（2）；
• 赋值：list.set（2，0）；
• 长度：list.size（）。

list是一个抽象接口

3、set

set是零个或多个唯一对象的无序集合。

• s1.contains（e）测试集合是否包含元素。
• s1.containsAll（s2）测试是否s1⊇s2。
• s1.removeAll（s2）从s1中删除s2。

set是一个抽象的接口

4、map

类似于字典（键值对）

• map.put（key，val） 添加映射键→val
• map.get（key） 获取钥匙的价值
• map.containsKey（key） 测试地图是否有密钥
• map.remove（key） 删除一个映射

同为抽象接口

上述数据类型均为mutable，实例化时注意填写泛型（即<>内的内容）；均可使用下标/迭代器/增强for循环(如for int x: []int)遍历；它们的成员必须为一个对象，而不能是基本数据类型。

对基本数据类型 可以包装为对象类型

5、 Iterator

mutable 迭代器

• next() return
• hasNext() return boolean

注意：迭代器遍历过程中的删除会引起迭代器指向元素下标值的整体前移，从而错过迭代器中的部分元素。

设计迭代器使用过程中的删除操作时要多加注意下标问题。

不可变：优势所在

• 基本类型及其封装对象类型均是immutable
• Java提供不可变类型包装器，但它们包装的mutable内容的immutable是在运行阶段取得的，无法进行静态检查

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结束