02 数据类型和运算符

博主： wmicheng
发布时间：2022 年 07 月 30 日
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分类： java基础笔记

# 常量和变量

## 常量

- 字面量常量 / 直接量
- `final` 定义的变量

### 直接量的类型

- int 类型的直接量二进制（以 0B 或 0b 开头）、八进制（以 0 开头）、十进制、十六进制（以 0x 或 0X 开头），如 123、012（对应十进制的 10)、0x12（对应十进制的 18）
- long 类型的直接量：在整型数值后添加 l 或 L，如 3L、0x12L
- float 类型的直接量：在一个浮点数后添加 f 或 F，如 5.34F、3.14E5f
- double 类型的直接量：标准小数形式或者科学计数法形式的浮点数，如 5.34、3.14E5
- boolean 类型的直接量：只有 true 和 false
- char 类型的直接量：单引号括起来的字符、转义字符和 Unicode 值表示的字符，如 'a'、'\n' 和 '\u0061'
- String 类型的直接量：用双引号括起来的字符序列
- null 类型的直接量：只有一个值，即 null，可以赋给任何引用类型的变量，用以表示这个**引用类型变量中保存的地址为空**，即还未指向任何有效对象

## 变量

- 定义格式

```java
// 数据类型 变量名 = 初始化值; （声明、赋值）
    int num1 = 123;
```

- 使用注意
  - **同一作用域内**同一变量不可重复声明
  - 变量**必须初始化后才能使用**（即必须有值才能使用），否则编译报错
  - 变量的值可在同一类型不断变化
  - 变量命名符合标识符规范，使用驼峰命名法，`首字母小写`
  - 就近原则

### 变量的分类及作用域

[ ![变量分类](https://static.sitestack.cn/projects/sdky-java-note/aa0422a30107384abbe4ac7218e09c09.png) ](https://sdky.gitee.io/img/变量分类.png)

[ ![不同数据类型的成员变量的初始值](https://static.sitestack.cn/projects/sdky-java-note/7d2f3a4656d8a50812bd55dcb2741c5c.png) ](https://sdky.gitee.io/img/不同数据类型的成员变量的初始值.png)

- 成员变量/全局变量/字段：**直接**定义在**类中**，**方法外**的变量
  
  - 类变量 使用 static 修饰的字段 **方法区**
  - 实例变量 没有使用 static 修饰的字段 **堆**
  - 默认是有初始值的，可以先在方法中使用后定义
  - 作用域是整个类
- 局部变量
  
  - 方法的形参；2. 方法内中的变量；3.代码块中的变量
  - 没有初始值，必须显式初始化后才能使用
  - 定义局部变量后，系统并未分配内存空间，直到程序为这个变量**赋值**时，系统才会在**所在方法的的栈内存**中为局部变量分配内存，并将初始值（基本类型的值或者对象的引用）保存在该内存中
  - 从 **定义的位置** 开始到所在结束的花括号

# 数据类型的分类

[ ![数据类型分类](https://static.sitestack.cn/projects/sdky-java-note/0e022c80dfbbd9c647889474658477c2.png) ](https://sdky.gitee.io/img/Java数据类型.png)
[ ![基本数据类型范围](https://static.sitestack.cn/projects/sdky-java-note/bb49b135af69eb91a992cad3c14fbb07.png) ](https://sdky.gitee.io/img/Java基本数据类型范围.png)

## boolean 类型

- 常量值只能是 true 或 false

```java
boolean isMan = true;
```

## 整数类型

- byte, short, int, long
- 二进制（补码） 以 0B 或 0b 开头，0B0110
- 八进制 以 0 开头，056
- 十进制 17
- 十六进制 以 0X 或 0x 开头，0XFF

```java
int i = 110; // 整数常量默认是 int 类型
    long l = 110L; // long 类型常量需在整数后添加 l 或 L 后缀
    long l = 110; // 可以把一个较小的整数值（在 int 类型的表数范围以内）直接赋给一个 long 类型的变量（自动类型转换）
```

## 浮点数类型

- float, double

```java
double pi = 3.14;  // 浮点数常量默认是 double 类型
    float  pi = 3.14F; // float 类型常量需在浮点数后添加 f 或 F 后缀
    float  pi = 3.14; // 错误: 不兼容的类型: 从 double 转换到 float 可能会有损失
    3.14 == 3.14F; // false
    3.14 == 3.14D; // true
    float a = 1.0f - 0.9f;
    float b = 0.9f - 0.8f;
    a == b; // false
```

- 注意：浮点数采用“尾数+阶码”的编码方式，所以 float, double 都**不能表示精确的浮点数**，需用 BigDecimal 类型

## 字符类型

- char 16 位 Unicode 字符集，编码方式为 UTF-16BE
- UTF-16 使用 2 或者 4 字节表示一个字符，在 65536 以内的占两个字节，而基本上所有汉字的 Unicode 编码在 `19968 到 40869 之间`，所以一个 char 类型可以存储一个汉字
- 使用`' '`括起来
  - 49'1'; 65 'A'; 97 'a'

```java
// 表示形式
    char c1 = 'A'; // 使用单个字符
    char c2 = 65; // 使用十进制的整数（Unicode 值），[0, 65535]
    char c3 = '\u0061'; // 使用十六进制的整数，格式'\uXXXX'，('\u0000'~'\u00FF')
```

## 最常用的引用类型 String

- 字符串常量使用`""`引起来的，连接字符串使用 “+” 符号
- 字符串拼接：字符串可以和**任何基本类型的值或 Java 对象**进行连接运算，结果都是**字符串类型**（基本类型的值将自动类型转换为字符串类型，系统自动调用 Java 对象 toString() 方法）

# 基本类型的类型转换

图 6 基本数据类型转换

- boolean 不属于数值类型，不参与转换

## 自动类型转换 / 隐式类型转换

- 如果直接将一个**较小的整数常量**（在 byte 或 short 类型的表数范围内）赋给一个 byte 或 short 变量，系统会自动把这个整型常量当成 byte 或 short 类型来处理

## 强制类型转换

- 语法格式：(targetType)value

```java
byte b2 = 65; // 系统会自动把 65 当成 byte 类型处理
    int a = 12;
    byte b = (byte) a; // 强制类型转换
    float a = (float) 5.6; // 强制类型转换
    int i = (int) -12.81; // 强制类型转换（小数部分被截掉），i = -12
    (char) 65 // 表示 'A' 字符
```

## 表达式类型的自动提升

- 所有的 `byte`、`short`、`char` 类型被自动提升到 `int` 类型
- 整个算术表达式最终结果的数据类型被提升到**表达式中操作数类型最高的类型**

```java
short s = 5; // 自动类型转换（隐式类型转换）
    s = s - 2; // 错误: 不兼容的类型: 从int转换到short可能会有损失
```

# 运算符

## 算术运算符

### 加号 +

- 加号在操作数值、`字符`、字符串时，其结果是不同的
  - 当两个**字符**相加得到的是 **ASCII 码表值**
  - 作为**字符串连接运算符**

### 除号 /

- 如果除法运算符的两个操作数都是整数类型，则计算结果也是**整数**（截断小数部分取整），此时除数不能是 0，否则将引发**除以零异常** ArithmeticException: / by zero
- 如果除法运算符的两个操作数有 1 个是浮点数，或者 2 个都是浮点数，则计算结果也是浮点数，此时允许除数是 0，或者 0.0，得到结果是正无穷大或负无穷大

### 取模（求余数）%

- 被模数 % 模数
- 模数的符号忽略不计，结果的正负取决于**被模数**
- 如果求余运算的两个操作数都是整数类型，则求余运算的第二个运算数不能是 0，否则将引发**除以零异常**

```java
'A' + 'B'  // 131
    "A" + "B"  // AB
    10 / 3  // 3
    System.out.println(10 / 0) // ArithmeticException: / by zero
    System.out.println(10.0 / 0) // 输出正无穷大：Infinity 
    System.out.println(-10.0 / 0) // 输出负无穷大：-Infinity 
    System.out.println(0 / 0.0) // 输出非数(Not a Number)：NaN
    /*
    注意：
    无穷大和 NaN 都属于 double 浮点类型
    但是所有正无穷大数值都是相等的，所有负无穷大数值也是相等的
    NaN 不与任何数值相等，也不等于自己
    */
```

### 自增 ++ 自减 —

- 自增、自减操作都是直接修改变量的值（读、改、写），不经过操作数栈
- 前置 ( ++i )：**局部变量表**中的 i 先自增，再把 i 的值压入**操作数栈**
- 后置 ( i++ )：先把局部变量表中的 i 压入操作数栈，再自增

```java
int i = 1;
    i = ++i;
    System.out.println(i); // 2
    int j = 1;
    j = j++;
    System.out.println(j); // 1
```

## 赋值运算符

- += 隐式的将加操作的结果类型强制转换为持有结果的类型

```java
byte a = 127;
    byte b = 127;
    b = a + b; // error : cannot convert from int to byte
    b += a; // ok
    short s = 5;
    s += 5; // s = (short)(s + 5)
```

## 比较运算符

- 比较运算符的结果是 boolean 类型
- == != < > <= >= instanceof
- 使用 == 判断两个两个变量是否相等
  - 基本类型变量：只要两个变量的**值相等**（ 不一定要求数据类型严格相同），就返回 true
  - 引用类型变量：只有两个变量**指向同一个对象**时，返回 true（不可用于比较类型上没有**继承关系**的两个对象，否则编译报错）

```java
97 == 'a'; // true
    5.0 == 5; // true
    "hello" == new Animal(); // 编译报错
```

## 三元运算符 / 三目运算符

- boolean 表达式 ? 表达式 1 : 表达式 2

```java
// 判断奇数偶数
    String ret = number % 2 == 0 ? "偶数" : "奇数";
```

## 逻辑运算符

- 用于操作两个 boolean 类型的变量或常量，结果也是 boolean 类型
- & ：与，**都为 true**，结果才为 true，否则结果是 false
- && ：短路与，如果左边的操作数是 false，结果一定为 false，且不再计算右边的操作数
- | ：或，**都为 false**，结果才为 false，只要有一个是 true，结果就是 true
- || ：短路或，如果左边的操作数是 true，结果一定为 true，且不再计算右边的操作数
- ^ ：异或，判断两个操作数是否**不同**，不同则为 true，相同则为 false
- ! ：取反，!true 结果是 false，!fasle 结果是 true

## 位运算符

- 操作的是**数**的**补码**的二进制位
- 位运算符只能操作**整数类型**的变量或值
- & ：按位与，当两位同时为 1 时才返回 1
- | ：按位或，只要有一位为 1 即可返回 1
- ~ ：按位非，单目运算符，将操作数的每个位（包括符号位）全部取反
- ^ ：按位异或，当两位相同时返回 0，不同时返回 1
- << ：左移运算符
- \>> ：右移运算符
- \>>>：无符号右移运算符

```java
// 左移 n 位相当于乘以 2 的 n 次方
    // 右移 n 位相当于除以 2 的 n 次方
    4 >> 1; // 效率高的除以 2，等价于 4 / 2
    1 << 10; // 等于 2 的 10 次方
```

```JAVA
// 交换两个变量的值
    int a = 10;
    int b = 12;
    // 第一种方法，使用临时变量
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
    // 第二种方法
    // 把 a、b 看做数轴上的点，围绕两点间的距离来进行计算（可能会越界）
    a = b - a;
    b = b - a;
    a = b + a;
    // 第三种方法
    // 任意一个数与任意一个给定的值连续异或两次，值不变
    a = a ^ b;
    b = a ^ b;
    a = a ^ b;
```

# 表达式

- 表达式不是完整的语句！

最后修改：2022 年 08 月 03 日

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02 数据类型和运算符

wmicheng • 2022 年 07 月 30 日

# 常量和变量

## 常量

- 字面量常量 / 直接量
- `final` 定义的变量

### 直接量的类型

## 变量

- 定义格式

```java
// 数据类型 变量名 = 初始化值; （声明、赋值）
    int num1 = 123;
```

### 变量的分类及作用域

[ ![变量分类](https://static.sitestack.cn/projects/sdky-java-note/aa0422a30107384abbe4ac7218e09c09.png) ](https://sdky.gitee.io/img/变量分类.png)

# 数据类型的分类

## boolean 类型

- 常量值只能是 true 或 false

```java
boolean isMan = true;
```

## 整数类型

- byte, short, int, long
- 二进制（补码） 以 0B 或 0b 开头，0B0110
- 八进制 以 0 开头，056
- 十进制 17
- 十六进制 以 0X 或 0x 开头，0XFF

## 浮点数类型

- float, double

- 注意：浮点数采用“尾数+阶码”的编码方式，所以 float, double 都**不能表示精确的浮点数**，需用 BigDecimal 类型

## 字符类型

## 最常用的引用类型 String

# 基本类型的类型转换

图 6 基本数据类型转换

- boolean 不属于数值类型，不参与转换

## 自动类型转换 / 隐式类型转换

## 强制类型转换

- 语法格式：(targetType)value

## 表达式类型的自动提升

- 所有的 `byte`、`short`、`char` 类型被自动提升到 `int` 类型
- 整个算术表达式最终结果的数据类型被提升到**表达式中操作数类型最高的类型**

```java
short s = 5; // 自动类型转换（隐式类型转换）
    s = s - 2; // 错误: 不兼容的类型: 从int转换到short可能会有损失
```

# 运算符

## 算术运算符

### 加号 +

- 加号在操作数值、`字符`、字符串时，其结果是不同的
  - 当两个**字符**相加得到的是 **ASCII 码表值**
  - 作为**字符串连接运算符**

### 除号 /

### 取模（求余数）%

### 自增 ++ 自减 —

```java
int i = 1;
    i = ++i;
    System.out.println(i); // 2
    int j = 1;
    j = j++;
    System.out.println(j); // 1
```

## 赋值运算符

- += 隐式的将加操作的结果类型强制转换为持有结果的类型

```java
byte a = 127;
    byte b = 127;
    b = a + b; // error : cannot convert from int to byte
    b += a; // ok
    short s = 5;
    s += 5; // s = (short)(s + 5)
```

## 比较运算符

```java
97 == 'a'; // true
    5.0 == 5; // true
    "hello" == new Animal(); // 编译报错
```

## 三元运算符 / 三目运算符

- boolean 表达式 ? 表达式 1 : 表达式 2

```java
// 判断奇数偶数
    String ret = number % 2 == 0 ? "偶数" : "奇数";
```

## 逻辑运算符

## 位运算符

```java
// 左移 n 位相当于乘以 2 的 n 次方
    // 右移 n 位相当于除以 2 的 n 次方
    4 >> 1; // 效率高的除以 2，等价于 4 / 2
    1 << 10; // 等于 2 的 10 次方
```

# 表达式

- 表达式不是完整的语句！

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02 数据类型和运算符

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