Java基础数据类型与运算符

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JRE：Java运行环境
JVM：Java虚拟机

在一个Java文件中，如果存在public class 这样的类，那么类名一定要和文件名是相同的
一个Java文件中只能有一个public class

CTRL+shift+/：注释

数据类型与运算符

变量和类型

1.整型变量

在 Java 中, 一个 int 变量占 4 个字节. 和操作系统没有直接关系
4个字节，32位。一个符号位，31表示数值位，表示的数据范围是 -2^31 -> 2^31-1

使用以下代码查看 Java 中的整型数据范围:

System.out.println(Integer.MAX_VALUE);  // int 的最大值
System.out.println(Integer.MIN_VALUE);  // int 的最小值

2. 长整型变量

long num = 10L; // 定义一个长整型变量, 初始值写作 10l 也可以(小写的 L, 不是数字1).

Java 中 long 类型占 8 个字节. 表示的数据范围 -2^63 -> 2^63-1

3. 双精度浮点型变量

int a = 1;
int b = 2;
System.out.println(a / b);
// 执行结果
0

在 Java 中, int 除以 int 的值仍然是 int(会直接舍弃小数部分).
如果想得到 0.5, 需要使用double类型来计算。

Java 中的 double 虽然也是 8 个字节, 但是浮点数的内存布局和整数差别很大, 不能单纯的用 2 ^ n 的形式表示数据范围.

4. 单精度浮点型变量

float num = 1.0f;    // 写作 1.0F 也可以

float 类型在 Java 中占四个字节. 由于表示的数据精度范围较小, 一般在工程上用到浮点数都
优先考虑 double, 不太推荐float

5. 字符类型变量

注意事项:

Java 中使用单引号 + 单个字母的形式表示字符字面值.
计算机中的字符本质上是一个整数. 在 C 语言中使用 ASCII 表示字符, 而 Java 中使用 Unicode 表示字符. 因此一个字符占用两个字节, 表示的字符种类更多, 包括中文.
使用一个字符表示一个汉字:

char ch = '呵';
System.out.println(ch);

一个类会生成一个字节码文件，随用随取
执行 javac 的时候可能出现以下错误:

Test.java:3: 错误: 未结束的字符文字char ch = '鍛?'; ^

此时我们在执行 javac 时加上 -encoding UTF-8 选项即可

6. 字节类型变量

代码示例:

byte value = 0;
System.out.println(value);

注意事项:

字节类型表示的也是整数. 只占一个字节, 表示范围较小 ( -128 -> +127 )
字节类型和字符类型互不相干.

7. 短整型变量

代码示例:

short value = 0;
System.out.println(value);

注意事项:
4. short 占用 2 个字节, 表示的数据范围是 -32768 -> +32767
5. 这个表示范围比较小, 一般不推荐使用.

8. 布尔类型变量

代码示例:

boolean value = true;
System.out.println(value);

注意事项:

boolean 类型的变量只有两种取值, true 表示真, false 表示假.
Java 的 boolean 类型和 int 不能相互转换, 不存在 1 表示 true, 0 表示 false 这样的用法.
boolean 类型有些 JVM 的实现是占 1 个字节, 有些是占 1 个比特位, 这个没有明确规定

boolean value = true;
System.out.println(value + 1);
// 代码编译会出现如下错误
Test.java:4: 错误: 二元运算符 '+' 的操作数类型错误System.out.println(value + 1); ^ 第一个类型: boolean 第二个类型: int
1 个错误

9. 字符串类型变量

把一些字符放到一起就构成了字符串
基本语法格式:
String 变量名 = “初始值”;
代码示例:

String name = "zhangsan";
System.out.println(name);

注意事项:

Java 使用双引号 + 若干字符的方式表示字符串字面值.
和上面的类型不同, String 不是基本类型, 而是引用类型(后面重点解释).
字符串中的一些特定的不太方便直接表示的字符需要进行转义.

转义字符示例:

// 创建一个字符串 My name is "张三"
String name = "My name is \"张三\"";

字符串的 + 操作, 表示字符串拼接:

String str = "result = ";
int a = 10;
int b = 20;
String result = str + a + b;
System.out.println(result);
// 执行结果
result = 1020

以上代码说明, 当一个 + 表达式中存在字符串的时候, 都是执行字符串拼接行为.
因此我们可以很方便的使用 System.out.println 同时打印多个字符串或数字

int a = 10;
int b = 20;
System.out.println("a = " + a + ",b = " + b)

10. 变量的命名规则

硬性指标:

一个变量名只能包含数字, 字母, 下划线
数字不能开头.
变量名是大小写敏感的. 即 num 和 Num 是两个不同的变量.
注意: 虽然语法上也允许使用中文/美元符($)命名变量, 但是强烈不推荐这样做.
软性指标:
变量命名要具有描述性, 见名知意.
变量名不宜使用拼音(但是不绝对).
变量名的词性推荐使用名词.
变量命名推荐小驼峰命名法, 当一个变量名由多个单词构成的时候, 除了第一个单词之外, 其他单词首字母都大写.
小驼峰命名示例:

int maxValue = 100;
String studentName = "张三";

11. 常量

在程序运行的过程中，不能够改变的量
字面常量：10，10L，18.9
被final修饰的变量
常量只能初始化一次

12.类型转换

int 和 long/double 相互赋值

int a = 10;
long b = 20;
a = b; // 编译出错, 提示可能会损失精度.
b = a; // 编译通过.
int a = 10;
double b = 1.0;
a = b; // 编译出错, 提示可能会损失精度.
b = a; // 编译通过.

long 表示的范围更大, 可以将 int 赋值给 long, 但是不能将 long 赋值给 int.
double 表示的范围更大, 可以将 int 赋值给 double, 但是不能将 double 赋值给 int.
结论: 不同数字类型的变量之间赋值, 表示范围更小的类型能隐式转换成范围较大的类型, 反之则不行.
int 和 boolean 是毫不相干的两种类型, 不能相互赋值.

使用强制类型转换

int a = 0;
double b = 10.5;
a = (int)b;
int a = 10;
boolean b = false;
b = (boolean)a; // 编译出错, 提示不兼容的类型.

结论: 使用 (类型) 的方式可以将 double 类型强制转成 int. 但是强制类型转换可能会导致精度丢失. 如刚才的例子中, 赋值之后, 10.5 就变成 10 了, 小数点后面的部分被忽略.
强制类型转换不是一定能成功, 互不相干的类型之间无法强转.

类型转换小结

不同数字类型的变量之间赋值, 表示范围更小的类型能隐式转换成范围较大的类型.
如果需要把范围大的类型赋值给范围小的, 需要强制类型转换, 但是可能精度丢失.
将一个字面值常量进行赋值的时候, Java 会自动针对数字范围进行检查.

数值提升

int 和 long 混合运算

int a = 10;
long b = 20;
int c = a + b; // 编译出错, 提示将 long 转成 int 会丢失精度
long d = a + b; // 编译通过.

当 int 和 long 混合运算的时候, int 会提升成 long, 得到的结果仍然是 long 类型, 需要使用 long 类型的变量来接收结果. 如果非要用 int 来接收结果, 就需要使用强制类型转换.

byte 和 byte 的运算

byte a = 10;
byte b = 20;
byte c = a + b;
System.out.println(c);
// 编译报错
Test.java:5: 错误: 不兼容的类型: 从int转换到byte可能会有损失byte c = a + b; ^

结论: byte 和 byte 都是相同类型, 但是出现编译报错. 原因是, 虽然 a 和 b 都是 byte, 但是计算 a + b 会先将 a 和 b 都提升成 int, 再进行计算, 得到的结果也是 int, 这是赋给 c, 就会出现上述错误.
由于计算机的 CPU 通常是按照 4 个字节为单位从内存中读写数据. 为了硬件上实现方便, 诸如 byte 和 short 这种低于4 个字节的类型, 会先提升成 int, 再参与计算.
正确的写法:

byte a = 10;
byte b = 20;
byte c = (byte)(a + b);
System.out.println(c）;

类型提升小结:

不同类型的数据混合运算, 范围小的会提升成范围大的.
对于 short, byte 这种比 4 个字节小的类型, 会先提升成 4 个字节的 int , 再运算.

int 和 String 之间的相互转换

int 转成 String

int num = 10;
// 方法1
String str1 = num + "";
// 方法2
String str2 = String.valueOf(num);

String 转成 int

String str = "100";
int num = Integer.parseInt(str);
int num = Integer.valueOf(str);

运算符

算术运算符

基本四则运算符 + - * / %

规则比较简单, 值得注意的是除法:
a) int / int 结果还是 int, 需要使用 double 来计算.

int a = 1;
int b = 2;
System.out.println(a / b);
// 结果为 0

b) 0 不能作为除数

int a = 1;
int b = 0;
System.out.println(a / b) // 运行结果
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero at Test.main(Test.java:5)

c) % 表示取余, 不仅仅可以对 int 求模, 也能对 double 来求模

System.out.println(11.5 % 2.0);
// 运行结果
1.5

增量赋值运算符 += -= *= /= %

int a = 10;
a += 1; // 等价于 a = a + 1
System.out.println(a);

自增/自减运算符 ++

int a = 10;
int b = ++a;
System.out.println(b);
int c = a++;
System.out.println(c);

结论

如果不取自增运算的表达式的返回值, 则前置自增和后置自增没有区别.
如果取表达式的返回值, 则前置自增的返回值是自增之后的值, 后置自增的返回值是自增之前的值.

关系运算符:== != < > <= >

注意: 关系运算符的表达式返回值都是 boolean 类型.

逻辑运算符

逻辑运算符主要有三个:&& || !
注意: 逻辑运算符的操作数(操作数往往是关系运算符的结果)和返回值都是 boolean .
逻辑与 &&
规则: 两个操作数都为 true, 结果为 true, 否则结果为 false.

int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
System.out.println(a < b && b < c);

逻辑或 ||
规则: 两个操作数都为 false, 结果为 false, 否则结果为 true

int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
System.out.println(a < b || b < c);

逻辑非 !
规则: 操作数为 true, 结果为 false; 操作数为 false, 结果为 true(这是个单目运算符, 只有一个操作数).

int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(!a < b);

短路求值
&& 和 || 遵守短路求值的规则.

System.out.println(10 > 20 && 10 / 0 == 0); // 打印 false
System.out.println(10 < 20 || 10 / 0 == 0); // 打印 true

我们都知道, 计算 10 / 0 会导致程序抛出异常. 但是上面的代码却能正常运行, 说明 10 / 0 并没有真正被求值.
结论:

对于 && , 如果左侧表达式值为 false, 则表达式的整体的值一定是 false, 无需计算右侧表达式.
对于 ||, 如果左侧表达式值为 true, 则表达式的整体的值一定是 true, 无需计算右侧表达式

& 和 | (不推荐使用)
& 和 | 如果操作数为 boolean 的时候, 也表示逻辑运算. 但是和 && 以及 || 相比, 它们不支持短路求值.

System.out.println(10 > 20 & 10 / 0 == 0); // 程序抛出异常
System.out.println(10 < 20 | 10 / 0 == 0); // 程序抛出异常

位运算符： & | ~ ^

Java 中对数据的操作的最小单位不是字节, 而是二进制位.
位操作表示按二进制位运算. 计算机中都是使用二进制来表示数据的(01构成的序列), 按位运算就是在按照二进制位的每一位依次进行计算.

按位与 &: 如果两个二进制位都是 1, 则结果为 1, 否则结果为 0.
按位或 |: 如果两个二进制位都是 0, 则结果为 0, 否则结果为 1
注意: 当 & 和 | 的操作数为整数(int, short, long, byte) 的时候, 表示按位运算, 当操作数为 boolean 的时候, 表示逻辑运算.
按位取反 ~: 如果该位为 0 则转为 1, 如果该位为 1 则转为 0
按位异或 ^: 如果两个数字的二进制位相同, 则结果为 0, 相异或则结果为1.

移位运算：<< >> >>>

左移 <<: 最左侧位不要了, 最右侧补 0.
右移 >>: 最右侧位不要了, 最左侧补符号位(正数补0, 负数补1)
无符号右移 >>>: 最右侧位不要了, 最左侧补 0
注意:

左移 1 位, 相当于原数字 * 2. 左移 N 位, 相当于原数字 * 2 的N次方.
右移 1 位, 相当于原数字 / 2. 右移 N 位, 相当于原数字 / 2 的N次方.
由于计算机计算移位效率高于计算乘除, 当某个代码正好乘除 2 的N次方的时候可以用移位运算代替.
移动负数位或者移位位数过大都没有意义.

条件运算符：表达式1 ? 表达式2 : 表达式3

当表达式1 的值为 true 时, 整个表达式的值为表达式2 的值; 当表达式1 的值为 false 时, 整个表达式的值为表达式3 的值.
也是 Java 中唯一的一个三目运算符, 是条件判断语句的简化写法.

注释

Java中的注释主要分为以下三种
单行注释：// 注释内容（用的最多）
多行注释：/* 注释内容*/（不推荐）
文档注释： /** 文档注释 */（常见于方法和类之上描述方法和类的作用)，可用来自动生成文档