3.Java数据类型

1：数据在计算机中是如何存储的

二进制，八进制，十六进制

二进制是计算技术中广泛采用的一种数制。所谓的二进制就是指由 0，1 两个数码表示的数。进位规则为： “逢二进一”。

计算机运算基础采用的就是二进制。原因在于：电子晶体管有两种基本状态，开和关，对应表示为 0 和 1。

常用的进制还有八进制以及十六进制，在电脑科学中，经常会用到二进制与十六进制。

如何使用 Java 语言表示一个二进制，八进制与十六进制的数呢？

二进制表示：

int a = 0b11；

在数字前加上 0b 则表示一个二进制数，该数字的十进制表示为：3

八进制表示：

int a = 011;

在数字前加上 0 则表示一个八进制数，该数字的十进制表示为：9

十六进制表示：

int a = 0x11;

在数字前加上 0x 则表示一个十六进制数，该数字的十六进制表示为：17

同样的，我们也可以使用程序将十进制数字表示为二进制，八进制，十六进制的形式

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        System.out.println(Integer.toBinaryString(a)); // 转换为二进制的字符串形式
        System.out.println(Integer.toHexString(a)); // 转换为十六进制的字符串形式
        System.out.println(Integer.toOctalString(a)); // 转换为八进制的字符串形式
    }
}

字节

字节（Byte*）是计算机信息技术用于计量存储容量的一种计量单位，一个字节存储 *8 位无符号二进制数字1 Byte = 8 bit

ASCII 码

在计算机中，所有的数据在存储和运算时都要使用二进制数来表示。

例如数字 32 的十六进制表示为：20；二进制表示为：0010 0000

但是，除了数字以外，还有字母，空格等特殊符号需要被表示出来，而具体使用哪些二进制数来表示哪些符号，就要制定出一套编码规范为了大家相互通信时不造成混乱，那么大家必须使用这套编码规则。于是美国相关的标准化组织就推出了 ASCII 编码，既定了一套规范，到目前为止一共定义了 128 个字符。

在 Mac 或 Linux 操作系统的终端，我们可以输入命令：

man ascii

来查看 ASCII 码表

比较常见的有：

65 表示为 A
97 表示为 a

2：基本数据类型

Java 中有两种数据类型

原生（基本）数据类型
引用数据类型

Java 的基本数据类型有八种

byte
short
int
long
float
double
char
boolean

基本数据类型的声明

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        byte b = 1;
        short s = 1;
        int i = 1;
        long l = 1L; // 一般我们会使用大写的 L 作为后缀表示，因为小写的 l 不易区分
        float f = 0.1f;
        double d = 0.1;
        char c = '1';
        boolean flag = true;
    }
}

Java 语言中也提供了几种利于表示数字的表示机制，比如我们可以使用 “_” 来分割数字，这样我们就可以清晰地知道一个大数是多少

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10_0000_0000; // 我们可以很清晰地知道 该数字为 10 亿
    }
}

同时，也有科学记数法表示：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = (int) 1e8; // 该数字为 1 亿
    }
}

各个基本类型的存储范围

它们表示的存储范围，我们可以通过各个基本类型对应的包装类的 MIN_VALUE 和 MAX_VALUE 得知：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("byte 存储范围：" +Byte.MIN_VALUE+" ~ " +Byte.MAX_VALUE);
        System.out.println("short 存储范围：" +Short.MIN_VALUE+" ~ " +Short.MAX_VALUE);
        System.out.println("int 存储范围：" +Integer.MIN_VALUE+" ~ " +Integer.MAX_VALUE);
        System.out.println("long 存储范围：" +Long.MIN_VALUE+" ~ " +Long.MAX_VALUE);
        System.out.println("float 存储范围：" +Float.MIN_VALUE+" ~ " +Float.MAX_VALUE);
        System.out.println("double 存储范围：" +Double.MIN_VALUE+" ~ " +Double.MAX_VALUE);
        System.out.println("char 能够存储一个字符，消耗两个字节的空间");
        System.out.println("boolean 只能表示 true 和 false");
    }
}

程序输出结果为：

byte 存储范围：-128 ~ 127
short 存储范围：-32768 ~ 32767
int 存储范围：-2147483648 ~ 2147483647
long 存储范围：-9223372036854775808 ~ 9223372036854775807
float 存储范围：1.4E-45 ~ 3.4028235E38
double 存储范围：4.9E-324 ~ 1.7976931348623157E308
char 能够存储一个字符，消耗两个字节的空间
boolean 只能表示 true 和 false

如果我们声明的变量数值大小超出了声明它的数据类型范围，就会出现溢出。

关于浮点数

来看这个程序：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(0.1 + 0.2);
    }
}

该程序在我的主机输出的结果为：

0.30000000000000004

出现这个结果的原因是因为，计算机中浮点数的存储为近似值。反应到真实项目中，我们要知道，金额是绝对不可以使用浮点数来表示的，因为会出现精度丢失。

一般情况，金额的计算我们会使用 BigDecimal 类型,如代码所示：

import java.math.BigDecimal;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BigDecimal a = new BigDecimal("0.1"); // 一定要使用字符串，或这种形式：BigDecimal.valueOf(0.1);
        BigDecimal b = new BigDecimal("0.2");
        System.out.println(a.add(b));
    }
}

程序输出结果：

0.3

3：类型转换与类型提升

类型转换

类型转换原则：

低精度可以直接转换为高精度
高精度可以强制转换成低精度，但是要自己承担溢出的风险

来看示例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        byte a = 1;
        int b = a; // 低精度可以直接转换为高精度

        int c = 1;
        byte d = (byte) c; // 高精度强制转换为低精度，但是要承担溢出风险
    }
}

类型提升

什么是类型提升？当不同精度的数据进行计算的时候，得到的结果的类型会提升到参与计算的数据里面最高的精度

示例程序：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        short a = 1;
        int b = 1;
        double c = 0.1;
        double d = a + b + c; // short,int,double 这几种类型中, double的精度最高，结果的数据类型即 double
    }
}

我们知道，Java 语言中的除法为 “地板除”，譬如：3 / 2 ，该运算结果为：1

我们如果想获得带小数结果，可以使用类型转换与类型提升两种方法：

类型转换：

public static double divide(int a, int b) {
    int res = a / b;
    return (double) res;
}

类型提升：

public static double divide(int a, int b) {
    return (double) a / b; // 先将 a 强制转换为 double 类型，然后用 double 类型数字与int类型数字计算，结果为 double
}

4：基本数据类型对应的装箱类型

基本数据类型与对应的装箱类型：

基本数据类型	装箱类型
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolean	Boolean

为什么要有装箱类型？

我们知道 Java 中只有两种数据类型，第一种是基本数据类型，第二种是引用类型；引用类型声明的是一个对象，保存在堆内存中。

装箱的目的：

装箱将一个基本数据类型包装成一个对象，一个类的对象就可以有很多可以调用的方法，便于我们进行操作
泛型不支持基本类型，例如：List<Integer> list = new ArrayList<>();
装箱类型可以指明为 null，我们可以这样声明：Integer i = null;，反之，基本类型是不具有这个特点的

自动装箱与自动拆箱

从 JDK1.5 开始，Java 语言提供了自动装拆箱的机制

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        Integer integer = a; // 自动装箱
        int b = a; // 自动拆箱
    }
}

如程序所示，自动装箱就是自动将基本数据类型转换为包装类型；自动拆箱就是自动将包装类型转换为基本数据类型。

5：== 与 equals 约定在数据类型中的应用

“==” 和 equals 有什么区别？

“==” 是判断两个变量或实例指向的是否是同一块内存空间，也就是说两个变量或实例是否相同
equals 则是判断两个变量或实例指向的内存空间的值是否相等，这里面“相等”的规则是由自己定义的

用一张图可以简要说明 “==” 和 equals 的区别：

我们来看一个示例并进行说明

程序一：

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    int a = 1000;
    int b = 1000;
    System.out.println(a == b);
  }
}

该程序输出的结果为 true

程序二：

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Integer a = 1000;
    Integer b = 1000;
    System.out.println(a == b);
  }
}

该程序输出的结果为 false

导致两个程序输出结果不同原因是 Integer 是装箱类型，Integer a 和 Integer b 指向的是堆中两块不同的内存。

我们再来看两个程序：

程序一：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 1;
        Integer b = 1;
        System.out.println(a == b);
    }
}

程序二：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a = new Integer(1);
        Integer b = new Integer(1);
        System.out.println(a == b);
    }
}

程序一的输出结果为：

true

程序二的输出结果为：

false

为什么会有这样的差异呢？

原因在于，当我们使用 Integer a = 1; 的方式声明一个变量时，Java 实际上会调用 Integer.valueOf()这个方法。

我们来看下 Integer.valueOf() 这个方法的源代码：

public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}

JDK 文档中说明：

This method will always cache values in the range -128 to 127,
inclusive, and may cache other values outside of this range.

也就是说由于 -128 ~ 127 这个区间的值非常常用， Java 为了减少申请内存的开销使用了 IntegerCache（Integer 常量池）将这些对象储存在常量池中，所以如果使用 Integer 声明的值在 -128 ~ 127 这个区间内的话，就会直接从常量池中取出并返回，于是我们看到程序一输出的结果为 true。

而使用Integer a = new Integer(1); 这种方式声明，则一定会在堆中开辟一块新的内存保存对象，所以程序二的输出结果为 false。

6：数组类型

数组类型是一个非常特殊的类型

数组类型由 JDK 专门使用虚拟机的一些指令来创建

数组的声明：

X[] x = new X[10]
X[] x = new X[]{...}
X[] x = {...}

数组的主要特性：

长度不可变
类型安全
只有一个 length 属性
可以使用 foreach 循环迭代