2. JAVA基本类型
2.1. 8种基本数据类型
Java语言有8种基本数据类型, 分别用于存储整数、浮点数、字符数据和布尔类型数据。需要注意的是: 现在所介绍的仅仅是基本数据类型,后续还会介绍很多非基本数据类型。基本数据类型如图 – 1所示:
从图- 1中可以看出, 基本数据类型主要分为4大类 (整数类型、浮点类型、char、boolean), 整数类型又分为了4小类(byte、short、int、long), 浮点类型也分了2小类(float、double),这些数据类型的区别是怎样的?通过图– 2展示了这8种数据类型的存储空间及使用场景:
在如上这8种数据类型中,最常用的有5种,分别为int、long、double、char、boolean。其余的数据类型几乎不用,要求对这5种基本数据类型重点掌握,其余的数据类型,有兴趣了解就可以了。
2.2. int类型
2.2.1. int类型
int是最常用的整数类型,一个int类型的变量占用4个字节,即32位的内存空间。Int的最大表示范围为:-231~231-1,即-2147483648 ~2147483647,大约正负21个亿多些。
2.2.2. 整数直接量是int类型
所谓整数直接量(literal)就是直接写出的整数,例如:下面的语句中,100就是直接量。
- int a = 100;
关于整数直接量,需要注意如下要点:
- 整数的直接量的类型默认为int类型,如果直接写出的整数超过了int的表达范围,将会出现编译错误,下面的语句,就是因为超出了整数的范围而导致的编译错误。
- int d = 10000000000; // 编译错误10000000000这个数值写出来就是错误的,因为Java认为所有直接写出的整数都是int类型,而这个数值超过了int的表达范围。
- 除了通常的十进制数字形式,整数直接量也可以写成16进制的形式(以0X或0x开头)或8进制的形式(以0开头),请看如下直接量三种表现形式:
- int a = 100000; // 10进制
- int b = 0x186a0; // 16进制
- int c = 0303240; // 8进制
2.2.3. 整型数据除法运算中的取整
若对两个整数相除,会舍弃小数的部分(注意:不是四舍五入),结果也是整数。示例代码如下所示:
- int c = 5/3;
- System.out.println(c); // c的值为1,取整
- int total = 87;
- int error = 23;
- int percent = error / total * 100;
- System.out.println(percent+"%"); //结果为0%,23除以87整数部分为0,乘以100,为0
- percent = 100 * error / total;
- System.out.println(percent + "%"); // 结果为26%,230除以87整数部分为26
2.2.4. 运算时要防止溢出的发生
当两个整数进行运算时, 其结果可能会超过整数的范围而发生溢出,正数过大而产生的溢出,结果为负数;负数过大而产生的溢出,结果为正数。示例代码如下所示:
- int a = 2147483647; //int类型整数的上限
- int b = -2147483648; //int类型整数的下限
- a = a + 1;
- b = b - 1;
- System.out.println("a=" + a); //输出结果: a=-2147483648 溢出,结果错误。
- System.out.println("b=" + b); //输出结果: b=2147483647溢出,结果错误。
2.3. long类型
2.3.1. long类型
在表示整数时,如果int类型的范围不够,可以使用long类型,一个long型的变量占用8个字节(即64位),最大表示范围为:-263 ~ 263-1,即 -9223372036854775808 ~ 9223372036854775807。
如果要表示long直接量,需要以 L 或 l 结尾。示例代码如下:
- long a = 10000000000; //会有编译错误,因为10000000000编译器认为是int类型,而这个值,已经超出了int的范围
- long b = 10000000000l; //正确
2.3.2. 使用long类型进行较大整数的运算
对于较大的整数运算(超过int的表达范围),可以使用long型。示例代码如下:
- long distance1 = 10000 * 365 * 24 * 60 * 60 * 299792458l;
- //必须有一个long型数据参与的运算结果才是long型
- System.out.println("distance1="+distance1);//distance1=547836957965889536 结果正确
- long distance2 = 10000 * 365 * 24 * 60 * 60 * 299792458;
- System.out.println("distance2="+ distance2); //distance2=-1973211136 溢出,=号后面的数据默认为int类型,超出了范围,发生溢出。
2.3.3. 通过时间毫秒数来存储日期和时间
JDK提供 System.currentTimeMillis() 方法,返回1970年1月1日零点到此时此刻所经历的毫秒数,数据太大,故其数据类型为long。示例代码如下:
- long time = System.currentTimeMillis();
- System.out.println(time); //输出的结果为: 1383835712828
通过上面的代码可以看出,输出的结果已经超出int类型的最大值,因此,JDK设计的返回类型为long型,该方法常常被用于计时操作。
2.4. double类型
2.4.1. 使用double进行浮点数的运算
前面所学习的int、long都是用于存储整数的,小数即为浮点数,包括: float(单精度)和double(双精度),double类型的精度值是float类型的两倍,因此而得名双精精,在实际的应用开发中,float应用极少,大多数场合使用double表示浮点数。示例代码如下:
- double pi = 3.14;
- double r = 8;
- double s = pi * r * r;
- System.out.println("s=" + s); // 输出的结果为:s=200.96
2.4.2. 浮点数直接量是double类型
浮点数的直接量有两种写法:1)通常写法,如:3.14、314、0.1、.5。 2)科学计数法,如:1.25E2、1.25e2、1.25E-2。其中,1.25E2表示1.25乘以10的2次方。
默认的浮点直接量为double型,如果需要表示float类型的直接量,需要加“f”或“F”后缀。例如:
- float f1 = 3.14 //编译错误,应该写成3.14f
2.4.3. double运算时会出现舍入误差
2进制系统中无法精确的表示1/10,就好像十进制系统中无法精确的表示1/3一样,
所以,2进制表示10进制会有一些舍入误差,对于一些要求精确运算的场合会导致代码的缺陷。示例代码如下所示:
- double money = 3.0;
- double price = 2.9;
- System.out.println(money - price); //输出的结果是: 0.10000000000000009
如果需要精确的运算可以考虑放弃使用double或float而采用BigDecimal 类来实现。关于这一点,将在后续的章节中介绍。
2.5. char类型
2.5.1. char类型
字符类型char事实上是一个16位无符号整数(都是正数),这个值是对应字符的编码,Java字符类型采用Unicode字符集编码(通用码、统一码、万国码),而Unicode是世界通用的定长字符集,所有的字符都是16位来表示。例如:字符a实际的值为97,字符A实际的值为65,字符0实际的值为48。
字符直接量可以采用诸如:‘中’的形式,也可以采用16进制的表示形式,例如: ‘\u4e2d’,代码如下所示:
- char c1 = ‘中’; //c1中存的是”中”的编码
- char c2 = '\u4e2d'; //‘4e2d’为‘中’所对应的16位Unicode编码的16进制表示形式
- System.out.println(c1);
- System.out.println(c2);
如上代码的输出结果:c1的值为中,c2值也为中,但c1和c2内部存储的其实是”中”这个字符所对应的Unicode码,即:一个无符号的整数。
2.5.2. 对char型变量赋值
在对char型变量赋值时,可以采用如下三种方式:
方式一:
字符直接量:形如‘A’,变量中实际存储的是该字符的Unicode编码(无符号整数值),一个char型变量只能存储一个字符。示例如下:
- char c1 = 'A';
方式二:
整型直接量:范围在0~65535之间的整数,变量中实际存储的即该整数值,但表示的是该整数值所对应的Unicode字符。示例如下:
- char c2 = 65;
Unicode形式:形如‘\u0041’,Unicode字符的16进制形式。示例如下:
- char c3 = '\u0041';
2.5.3. 使用转义字符
字符直接量需要包含在一对’’单引号之中,那如果想表示单引号’的字符时,需要怎么表示?想表示回车、换行符时,怎么表示?
因为单引号为特殊意义的字符, 那么,对于不方便输出的字符可以采用转义字符来表示,示例代码如下:
- char c = '\\';
- System.out.println(c); //输出的结果为:\
常用转义字符如下图 – 2所示:
2.6. boolean类型
2.6.1. 使用boolean变量进行关系运算
boolean类型适用于关系、逻辑运算, 表示某个条件是否成立, 只允许取值true或false,true表示条件成立, 而false表示条件不成立。
boolean型变量经常用于存储关系运算的结果,所谓关系运算就是比较两个变量的大小相等等关系(此知识点,后续详细介绍)。boolean示例代码如下所示:
- int age = 18;
- boolean isChild = age<16;
- System.out.println(isChild); // isChild的值为false
- boolean running = true;
- boolean closed = false;
2.7. 基本类型间转换
2.7.1. 类型间转换
不同的基本类型直接可以相互转化,主要有两种方式:
- 自动类型转化(隐式类型转换):从小类型到大类型可以自动完成。类型的大小关系如下图 - 3所示:
- 强制转化:从大类型到小类型需要强制转换符,语法如下:
- (需要转换成的类型)变量
因为大类型的精度值大于小类型,取值范围大于小类型,所以,当使用强制转化时,有可能会造成精度的损失或者溢出,所以,在使用强制转化时要求显式的告诉编译器,正在进行强制转换。
2.7.2. 强制转换时的精度丧失和溢出
基本类型转化如下示例所示,注意强制转换时可能会造成的精度丧失和溢出。
- int a = 100;
- int b = 200;
- long c = a + b; //自动将int转化为long
- long l1 = 1024l;
- int i = (int) l1; //需要加强制转化符由于1024在int的范围内,所以没有产生溢出
- long l = 1024L * 1024 * 1024 * 4;
- int j = (int) l; //会产生溢出
- System.out.println(j); // 结果为:0
- double pi = 3.1415926535897932384;
- float f = (float) pi; //会造成精度的损失,因为单精度的精确度小于double
- System.out.println(f); //结果为:3.1415927
2.7.3. 数值运算时的自动转换
如果在一个表达式中出现了多种数据类型,则运算结果会自动的向较大的类型进行转化,
示例如下:
- //由于有long型的直接量参与,整个表达式的结果为long
- long distance = 10000 * 365 * 24 * 60 * 60 * 299792458l;
- //由于有double型的直接量599.0参与,整个表达式的结果为 double
- double change = 800 - 599.0;
- //结果为0.0,右边都是int型数据运算结果也为int类型,结果为0,再赋值给double
- 型,将0转化为 0.0
- double persent1 = 80 / 100;
- //结果为0.8,右边表达式有double型直接量参与, 运算结果为double型
- double persent2 = 80.0 / 100;
2.7.4. byte、char、short转换为int
在前面所介绍的8种数据类型中,byte、char、short、int、long都表示整数类型,而整型的直接量为int,在实际使用中,为了方便使用,遵循了如下的规则:
- int直接量可以直接赋值给byte、char和short,只要不超过其表示范围。示例如下:
- byte b = 97;
- short s = 97;
- char c = 97;
- byte、char、short三种类型参与运算时,先一律转换成int类型再进行运算。示例如下:
- byte b = 97;
- int num = b + b; //num的值为194
3. 运算符和表达式
3.1. 算数运算
3.1.1. 使用%运算符
Java算术运算符除了通常的加(+)、减(-)、乘(*)、除(\)之外,还包括取模运算(%)和自增(++)及自减(--)运算。+,-,*,/ 比较简单,实验一下即可。
取模运算(%)意为取余数,只能适用于整数及char类型。示例代码如下所示:
- // 输出255除以8所得的余数。
- int n = 225;
- System.out.println(n % 8); //结果为1
3.1.2. 使用“++”和“--”运算符
Java的自增运算符(++)和自减运算符(--)继承自C++,可以使变量的值加1或减1,但其写在变量前和变量后有不同的效果:
- 如果写在变量前,表示在使用这个变量之前加1或减1
- 如果写在变量后,表示这个变量使用完之后再加1或减1
示例代码如下所示:
- int a = 10, b = 20;
- int c1 = a++; // 先将a的值赋给c1,然后a再自加
- int c2 = ++b; // 先将b的值自加,然后再赋给c2
- System.out.println("a=" + a + ", b=" + b + ", c1=" + c1 + ", c2=" + c2);
- // 输出的结果为: a=11, b=21, c1=10, c2=21
3.2. 关系运算
3.2.1. 使用关系运算符
Java中的关系运算符用于判断数据之间的大小关系,包括大于(>)、小于(<)、大于等于(>=)、小于等于(<=)、等于(==)、不等于(!=) 六个运算符。
在实际应用中常常使用,假设现在想实现转帐功能,输入转帐的金额,需要判断所转帐的金额是否大于当前帐户的金额,那结果只有两个,大于或不大于,在java语言中,使用boolean类型来表示这种是否的状态,如果关系成立为true,否则为false。示例代码如下所示:
- int max = 10;
- int num = 9;
- boolean b1 = max > 15;
- boolean b2 = num%2 == 1;
- System.out.println(b1); // 结果为false
- System.out.println(b2); // 结果为true
3.3. 逻辑运算
3.3.1. 逻辑运算
前面的关系运算符是用于比较两个数值之间的大小关系的, 而逻辑运算符是用来进行逻辑运算的,它是建立在关系运算的基础之上的。当两个关系运算需要兼顾考虑时,可以使用逻辑运算符。
逻辑运算符包括:与(&&)、或(||)和非(!)。参与逻辑运算的变量或表达式都是boolean类型,运算结果也为boolean类型。逻辑运算规则如下图 - 4所示:
通过分析可以看出:
- 当变量b1和变量b2同时为true时,&&表达式为true。
- 当变量b1和变量b2有一个为true时,||表达式为true。
- !只有一个表达式,当b1为true时,!b1为false,b1为false时,!b1为true。
3.3.2. 使用“&&”运算符
两个boolean变量参与“&&”运算时,只有当两个变量均为true的时,运算结果才为true,否则结果为false。示例代码如下所示:
- int score = 80;
- boolean b = score >= 60 && score < 90;
- System.out.println(b);
- // 结果为true,因为score的值同时满足大于等于60和小于90这两个条件,逻辑表达式“score >= 60”和“score < 90”的结果均为true,所以&&运算的结果即为true。
3.3.3. 使用“||”运算符
两个boolean变量参与“||”运算时,当两个变量有一个为true时,结果即为true,只有当两个变量均为false时结果为false。示例代码如下所示:
- boolean flag = true;
- int n = 200;
- boolean b1 = flag || (n >= 0 && n < 100);
- System.out.println(b1);
- // 结果为true,上面这段代码中,表达式“flag || (n >= 0 && n < 100)”的含义是:当flag为true或者n在0到100之间(n大于等于0且小于100)时,结果为true,否则为false。根据flag和n的值,最后的运算结果为true。
3.3.4. 使用“!”运算符
“!”运算相对简单,只有一个boolean变量参与运算,运算的值与该变量相反,变量为true时结果为false,变量为false是结果为true。示例代码如下所示:
- boolean flag = true;
- int n = 200;
- boolean b = !flag || (n >= 0 && n < 100);
- System.out.println(b);
- // 结果为false,上面这段代码中,表达式“!flag || (n >= 0 && n < 100)”的含义是:当flag为false或者n在0到100之间(n大于等于0且小于100)时,结果为true,否则为false。根据flag和n的值,最后的运算结果为false。
3.3.5. 关于“短路逻辑”的问题
Java逻辑运算中的&&和||有短路的特性,当第一个关系表达式就可以判断出整个表达式的结果时,就不会再去判断后面的第二个表达式。
- 对于“&&”,当第一个操作数为false时,将不会判断第二个操作数,因为此时无论第二个操作数是什么最后的结果一定是false;
- 对于“||”,当第一个操作数为true时,将不会判断第二个操作数,因为此时无论第二个操作数为何,最后的运算结果一定是true。
示例代码如下所示:
- int i = 100, j = 200;
- boolean b1 = (i > j) && (i++ > 100);
- System.out.println(b1); // 结果为:false
- System.out.println(i); // 结果为:100,发生短路,i++不会被执行
- boolean b2 = i > 0 || j++ > 200;
- System.out.println(b2); // 结果为:true
- System.out.println(j); // 结果为:200,发生短路,j++不会被执行