教妹学Java第9讲:Java中的数据类型
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2020-10-31 20:11
hello,小伙伴们,大家好,我是沉默王二,一枚沉默但有趣的程序员。又到了《教妹学 Java》的时间,很开心,很期待,很舒适,有没有?这是《教妹学 Java》专栏的第 9 篇文章,我们来谈谈“Java 中的数据类型”。
强烈推荐:我在 GitHub 上发现了一个宝藏项目,里面罗列了几百本 Java 经典电子书,包含入门、工具、框架、数据库、并发编程、底层、性能优化、设计模式、计算机网络、操作系统、数据结构与算法、面试、大数据、架构等等方面,应有尽有,需要的小伙伴可以到 GitHub 上自取:
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上一篇文章发表后,就有小伙伴留言说“妹妹大一就开始学习 Java 了,有点厉害。”我只能说从娃娃抓起,嘿嘿。专栏名你们也看到了,对,初衷真的是教我妹学 Java。不过,我相信小伙伴们在阅读的过程中也一定能感受到思维的乐趣,还能真的学习到知识。
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再次强调,《教妹学 Java》专栏面向的是零基础的 Java 学习者,我希望这个专栏能够带领 Java 初学者轻松迈进编程世界的大门,并且能够读写编写出规范、有用的 Java 代码。同时,为后续的深入学习打下坚实的基础。
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我妹(亲妹)今年上大学了,学的计算机编程,没成想,她的一名老师竟然是我的读者,我妹是又惊喜又恐慌,惊喜是她哥我的读者群体还挺广泛的嘛,恐慌的是万一学不好岂不是很丢他哥的脸?但我相信她一定能学好!
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“二哥,上一节提到了 Java 变量的数据类型,是不是指定了类型就限定了变量的取值范围啊?”三妹吸了一口麦香可可奶茶后对我说。
“三妹,你不得了啊,长进很大嘛,都学会推理判断了。Java 是一种静态类型的编程语言,这意味着所有变量必须在使用之前声明好,也就是必须得先指定变量的类型和名称。”
Java 中的数据类型可分为 2 种:
1)基本数据类型。
基本数据类型是 Java 语言操作数据的基础,包括 boolean、char、byte、short、int、long、float 和 double,共 8 种。
2)引用数据类型。
除了基本数据类型以外的类型,都是所谓的引用类型。常见的有数组(对,没错,数组是引用类型)、class(也就是类),以及接口(指向的是实现接口的类的对象)。
来个思维导图,感受下。
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通过上一节的学习,我们知道变量可以分为局部变量、成员变量、静态变量。
当变量是局部变量的时候,必须得先初始化,否则编译器不允许你使用它。拿 int 来举例吧,看下图。
![](https://filescdn.proginn.com/0920d7652f7f1f9e742f8c2da5e8e4de/c0ca4294420fe25b9b2397a757d611a8.webp)
当变量是成员变量或者静态变量时,可以不进行初始化,它们会有一个默认值,仍然以 int 为例,来看代码:
/**
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*/
public class LocalVar {
private int a;
static int b;
public static void main(String[] args) {
LocalVar lv = new LocalVar();
System.out.println(lv.a);
System.out.println(b);
}
}
来看输出结果:
0
0
瞧见没,int 作为成员变量时或者静态变量时的默认值是 0。那不同的基本数据类型,是有不同的默认值和大小的,来个表格感受下。
数据类型 | 默认值 | 大小 |
---|---|---|
boolean | false | 1比特 |
char | '\u0000' | 2字节 |
byte | 0 | 1字节 |
short | 0 | 2字节 |
int | 0 | 4字节 |
long | 0L | 8字节 |
float | 0.0f | 4字节 |
double | 0.0 | 8字节 |
那三妹可能要问,“比特和字节是什么鬼?”
比特币听说过吧?字节跳动听说过吧?这些名字当然不是乱起的,确实和比特、字节有关系。
1)bit(比特)
比特作为信息技术的最基本存储单位,非常小,但大名鼎鼎的比特币就是以此命名的,它的简写为小写字母“b”。
大家都知道,计算机是以二进制存储数据的,二进制的一位,就是 1 比特,也就是说,比特要么为 0 要么为 1。
2)Byte(字节)
通常来说,一个英文字符是一个字节,一个中文字符是两个字节。字节与比特的换算关系是:1 字节 = 8 比特。
在往上的单位就是 KB,并不是 1000 字节,因为计算机只认识二进制,因此是 2 的 10 次方,也就是 1024 个字节。
(终于知道 1024 和程序员的关系了吧?狗头保命)
![](https://filescdn.proginn.com/cb195bcc87d91015b8d9fa65c36854fd/36b65f82132e99cf99b3e37170ddf099.webp)
接下来,我们再来详细地了解一下 8 种基本数据类型。
01、布尔
布尔(boolean)仅用于存储两个值:true 和 false,也就是真和假,通常用于条件的判断。代码示例:
boolean flag = true;
02、byte
byte 的取值范围在 -128 和 127 之间,包含 127。最小值为 -128,最大值为 127,默认值为 0。
在网络传输的过程中,为了节省空间,常用字节来作为数据的传输方式。代码示例:
byte a = 10;
byte b = -10;
03、short
short 的取值范围在 -32,768 和 32,767 之间,包含 32,767。最小值为 -32,768,最大值为 32,767,默认值为 0。代码示例:
short s = 10000;
short r = -5000;
04、int
int 的取值范围在 -2,147,483,648(-2 ^ 31)和 2,147,483,647(2 ^ 31 -1)(含)之间,默认值为 0。如果没有特殊需求,整形数据就用 int。代码示例:
int a = 100000;
int b = -200000;
05、long
long 的取值范围在 -9,223,372,036,854,775,808(-2^63) 和 9,223,372,036,854,775,807(2^63 -1)(含)之间,默认值为 0。如果 int 存储不下,就用 long,整形数据就用 int。代码示例:
long a = 100000L;
long b = -200000L;
为了和 int 作区分,long 型变量在声明的时候,末尾要带上大写的“L”。不用小写的“l”,是因为小写的“l”容易和数字“1”混淆。
06、float
float 是单精度的浮点数,遵循 IEEE 754(二进制浮点数算术标准),取值范围是无限的,默认值为 0.0f。float 不适合用于精确的数值,比如说货币。代码示例:
float f1 = 234.5f;
为了和 double 作区分,float 型变量在声明的时候,末尾要带上小写的“f”。不需要使用大写的“F”,是因为小写的“f”很容易辨别。
07、double
double 是双精度的浮点数,遵循 IEEE 754(二进制浮点数算术标准),取值范围也是无限的,默认值为 0.0。double 同样不适合用于精确的数值,比如说货币。代码示例:
double d1 = 12.3
那精确的数值用什么表示呢?最好使用 BigDecimal,它可以表示一个任意大小且精度完全准确的浮点数。针对货币类型的数值,也可以先乘以 100 转成整形进行处理。
Tips:单精度是这样的格式,1 位符号,8 位指数,23 位小数,有效位数为 7 位。
![](https://filescdn.proginn.com/44d1ad84f63b25eb2939698318db220e/9c5a7301ee416ce6f5c4b9bbf6d705e2.webp)
双精度是这样的格式,1 位符号,11 位指数,52 为小数,有效位数为 16 位。
![](https://filescdn.proginn.com/6f37a53ab4fc40a3258eaea00adf74a8/5fb35b3f226ca5990bc36054cf9a1890.webp)
取值范围取决于指数位,计算精度取决于小数位(尾数)。小数位越多,则能表示的数越大,那么计算精度则越高。
一个数由若干位数字组成,其中影响测量精度的数字称作有效数字,也称有效数位。有效数字指科学计算中用以表示一个浮点数精度的那些数字。一般地,指一个用小数形式表示的浮点数中,从第一个非零的数字算起的所有数字。如 1.24 和 0.00124 的有效数字都有 3 位。
08、char
char 可以表示一个 16 位的 Unicode 字符,其值范围在 '\u0000'(0)和 '\uffff'(65,535)(包含)之间。代码示例:
char letterA = 'A'; // 用英文的单引号包裹住。
那三妹可能要问,“char 既然只有一个字符,为什么占 2 个字节呢?”
“主要是因为 Java 使用的是 Unicode 字符集而不是 ASCII 字符集。”
这又是为什么呢?我们留到下一节再讲。
基本数据类型在作为成员变量和静态变量的时候有默认值,引用数据类型也有的。
String 是最典型的引用数据类型,所以我们就拿 String 类举例,看下面这段代码:
/**
* @author 微信搜「沉默王二」,回复关键字 PDF
*/
public class LocalRef {
private String a;
static String b;
public static void main(String[] args) {
LocalRef lv = new LocalRef();
System.out.println(lv.a);
System.out.println(b);
}
}
输出结果如下所示:
null
null
null 在 Java 中是一个很神奇的存在,在你以后的程序生涯中,见它的次数不会少,尤其是伴随着令人烦恼的“空指针异常”,也就是所谓的 NullPointerException
。
也就是说,引用数据类型的默认值为 null,包括数组和接口。
那三妹是不是很好奇,为什么数组和接口也是引用数据类型啊?
先来看数组:
/**
* @author 微信搜「沉默王二」,回复关键字 java
*/
public class ArrayDemo {
public static void main(String[] args) {
int [] arrays = {1,2,3};
System.out.println(arrays);
}
}
arrays 是一个 int 类型的数组,对吧?打印结果如下所示:
[I@2d209079
[I
表示数组是 int 类型的,@ 后面是十六进制的 hashCode——这样的打印结果太“人性化”了,一般人表示看不懂!为什么会这样显示呢?查看一下 java.lang.Object
类的 toString()
方法就明白了。
![](https://filescdn.proginn.com/da179d0a590b86c7242bcc1ebcc5397f/b5faa4764cca14519a41cf6e18fde871.webp)
数组虽然没有显式定义成一个类,但它的确是一个对象,继承了祖先类 Object 的所有方法。那为什么数组不单独定义一个类来表示呢?就像字符串 String 类那样呢?
一个合理的解释是 Java 将其隐藏了。假如真的存在一个 Array.java,我们也可以假想它真实的样子,它必须要定义一个容器来存放数组的元素,就像 String 类那样。
public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
/** The value is used for character storage. */
private final char value[];
}
数组内部定义数组?没必要的!
再来看接口:
/**
* @author 微信搜「沉默王二」,回复关键字 Java
*/
public class IntefaceDemo {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList<>();
System.out.println(list);
}
}
List 是一个非常典型的接口:
public interface List<E> extends Collection<E> {}
而 ArrayList 是 List 接口的一个实现:
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{}
对于接口类型的引用变量来说,你没法直接 new 一个:
![](https://filescdn.proginn.com/f1b70beebd98832d837d6d5e46cedc37/092114b5c6041d052403afb657f928f8.webp)
只能 new 一个实现它的类的对象——那自然接口也是引用数据类型了。
来看一下基本数据类型和引用数据类型之间最大的差别。
基本数据类型:
1、变量名指向具体的数值。2、基本数据类型存储在栈上。
引用数据类型:
1、变量名指向的是存储对象的内存地址,在栈上。2、内存地址指向的对象存储在堆上。
看到这,三妹是不是又要问,“堆是什么,栈又是什么?”
堆是堆(heap),栈是栈(stack),如果看到“堆栈”的话,请不要怀疑自己,那是翻译的错,堆栈也是栈,反正我很不喜欢“堆栈”这种叫法,容易让新人掉坑里。
堆是在程序运行时在内存中申请的空间(可理解为动态的过程);切记,不是在编译时;因此,Java 中的对象就放在这里,这样做的好处就是:
当需要一个对象时,只需要通过 new 关键字写一行代码即可,当执行这行代码时,会自动在内存的“堆”区分配空间——这样就很灵活。
栈,能够和处理器(CPU,也就是脑子)直接关联,因此访问速度更快。既然访问速度快,要好好利用啊!Java 就把对象的引用放在栈里。为什么呢?因为引用的使用频率高吗?
不是的,因为 Java 在编译程序时,必须明确的知道存储在栈里的东西的生命周期,否则就没法释放旧的内存来开辟新的内存空间存放引用——空间就那么大,前浪要把后浪拍死在沙滩上啊。
这么说就理解了吧?
“好了,三妹,关于 Java 中的数据类型就先说这么多吧,你是不是已经清楚了?”转动了一下僵硬的脖子后,我对三妹说。
“差不多,二哥,我觉得还得再消化会。”
这是《教妹学 Java》专栏的第 9 篇文章,能看到这里的小伙伴都是最帅的,最美的,升职加薪就是你了?。
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写这个专栏的初衷就是为了帮助那些零基础学 Java,或者自学 Java 感觉特别痛苦,特别难入门的小伙伴。
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