【JavaSE】数据类型与运算符

关键字

概念

所谓关键字，就是被Java赋予了特殊含义，用作专门用途的字符串（例如在第一个Java程序中涉及到的public、class、static等都是Java的关键字）。

特点

所有的关键字全部都是小写字母。

注意

• 所有关键字并不用特别去记忆，后续学习中慢慢接触即可。
• const、goto虽然没有被使用，但是预留为关键字防止后续版本使用。

标识符

概念

Java中变量、方法以及类等要素命名的时候使用的字符序列；即自己命名的名字都叫标识符，有包名、类名、方法名、变量名以及常量名。

命名规则

以数字、字母、下划线和$组成；其中数字不能开头。

命名规范

包名：全部小写拼接

类名：采用大驼峰

方法名、变量名：采用小驼峰

常量名：全部大写并且单词之间使用下划线拼接。

变量

概念

内存中的一个存储区域，该区域的数据可以在同一类型范围内不断变化。

变量构成的三个要素

数据类型   变量名   存储的值

Java中声明变量的方式

数据类型 变量名 = 变量值

强类型语言：在定义变量时必须指定其类型（根据Java中声明变量的格式可知，Java属于强类型语言）。

弱类型语言：在定义变量时无需指定其类型（例如JavaScript就是弱类型语言，其在定义任何变量时都是let或者var<一个新版本一个旧版本的区别>）。

// 定义变量的方式
 
// 方式一
int a; // 先声明
a = 10; // 变量的赋值（第一次赋值时被称为初始化）
 
// 方式二
int a = 10; // 声明和初始化合并

变量的作用 

用于在内存中保存数据。

Java中变量按数据类型分类

基本数据类型

整数型：byte、short、int、long

浮点型：float、double

字符型：char

布尔型：boolean

在每个基本数据类型的背后，也各自对应着一个引用数据类型，例如int对应着Integer，boolean对应着Boolean；在此作一个了解，后续就会慢慢引入。

引用数据类型

类（class）

数组（array）

接口（interface）

枚举（enum）

注解（annotation）

记录（record）

数据类型

基本数据类型

基本数据类型

一共有八种基本数据类型。

整数型：byte、short、int、long

浮点型：float、double

字符型：char

布尔型：boolean

整数类型

定义long类型的变量时，赋值时需要以“L”或“l” 作为后缀。

long a = 123L;

补充·：计算机存储单位

字节（byte）：是计算机用于计量存储容量的基本单位，一个字节等于八个bit。

位（bit）：是数据存储的最小单位。在二进制系统中，每个0或者1就是一个位，叫作bit（比特），其中八个比特就是一个字节。

转换关系：

• 8 bit = 1 Byte
• 1024 Byte = 1 KB
• 1024 KB = 1 MB
• 1024 MB = 1 GB
• 1024 GB = 1 TB

 浮点类型

• float：单精度，位数可以精确到7位有效数字。
• double：双精度，精度是float的两倍。
• 在使用float时，赋值时需要以“F”或“f“为后缀。

float a = 12.3f;

 补充：关于浮点数的说明

• 并不是所有的小数都可以精确的用二进制浮点数表示，例如0.1、0.01、0.001这样的10的负次幂就不能使用浮点数精确表示。
• 浮点数float、double的数据不适合在不容许舍入误差的金融计算领域使用，如果需要精确数字计算或保留指定位数的精度，需要用到BigDecimal类。  

System.out.println(0.1 + 0.2);
// 输出结果本来应该是0.3，但是最终输出结果为0.30000000000000004
 
float f1 = 123123123f;
float f2 = 123123124f;
System.out.println(f1);
System.out.println(f2);
System.out.println(f1 == f2);
// 输出结果本来应该为flase，但是最终输出结果为true
 
// 在上述测试中可以发现，浮点数是非常不牢靠的数

 字符类型

1. char类型的数据用来表示通常意义上的”字符“，占用两个字节。
2. Java中所有字符的编码都使用Unicode编码，故一个字符可以存储一个字母，一个汉字，或者是其他书面语的一个字符。
3. 四种表现形式

// 表示形式一
//使用一对单引号''表示，单引号内部有且只有一个字符
char a = '1';
 
// 表示形式二
//直接使用Unicode编码，形式为'\uXXXX'，XXXX为16进制
char b = '\u0012';
 
// 表示形式三
// 使用转义字符
char c = '\n';
 
// 表示形式四
// 直接使用数字来表示
char d = 97;

布尔类型 

• 布尔类型只有两个取值，true和flase。
• 扩展：JVM中并没有任何供boolean值专用的字节码指令，那boolean到底是如何存储的呢？实际上，Java语言中的boolean值，在编译之后都使用int类型对应的字节码指令来替代true和flase，1表示true、0表示flase；因此，对于boolean类型 所占用的空间，一般是不过多探讨的，但是非要说他多少那么他就是四个字节。

基本数据类型间的运算规则

自动类型提升

1. 常规情况：当容量小的变量和容量大的变量做运算时，结果自动转化为容量大的数据类型；所谓容量大小，按下述规则 由小到大排列：byte、short、char → int → long → float → double
2. 特殊情况：byte、short和char三者之间的运算结果是int类型的，因此涉及到下述的强制类型转换。
3. 注意

// 注意一
// 对于整型常量来说，规定其为int类型
// 对于浮点型常量来说，规定其为double类型
 
// 注意二
long a = 123;
long b = 123L;
// 变量a来说，由于123是常量，因为把他赋值给a之后实际上进行了自动类型提示 
// 变量b来说，由于在123之后加了后缀L，因此就是long类型
// 因此，如果给long类型赋值123123123123123而不加L，那就会报错，因为他超过了int类型
 
// 注意三
float a = 1.2f;
// 对于float来说，必须加上后缀f
// 由于int到long是自动类型提示，但是double到float确是大容量到小容量，不符合规矩
 
// 注意四
int a = 12;
float b = a;
// 将整型赋值给浮点型之后，本来结果还是12
// 但是输出b时是12.0，也就是说，变为浮点型之后自动补一个'.0'

强制类型转换

• 将容量大的类型转换为容量小的类型，需要使用到强制类型转换。
• 在强制类型转化中，需要使用到强制类型转换符(XX)，XX表示需要转换的类型；例如：

// 将long类型强制转换为int类型
long a = 123L;
int b = (int) a;

• 精度虽然问题举例

  // 例一
  // 将double转化为int
  double a = 12.8;
  int b = (int) a;
  // 输出结果为12，直接截断，没有四舍五入一说
   
  // 例二
  // 将int转化为byte
  int a = 128;
  byte b = (byte) a;
  // 输出结果为-128，具体原因和数据底层存储有关，在进制模块中会提到
  

引用数据类型

引用数据类型

一共有六种引用数据类型，和基本数据类型不同的是，每种引用数据类型只是一个统称，一种引用数据类型又有许多种不同的内容（例如未来要学习到的类，程序员本身就可以创造无数的类）。

类（class）

数组（array）

接口（interface）

枚举（enum）

注解（annotation）

记录（record）

String

• String是一个类，属于引用数据类型，俗称”字符串“。
• String类型的变量，可以使用双引号”“来进行赋值

  String a = "hello";
  

• String与基本数据类型变量间只能做连接运算，即”+“运算。 

特别注意的是：

1. 在八种基本数据类型中，只有布尔类型不能和其它数据类型做运算，其他其中数据类型相互之间都可以运算。

2. 对于String，可以和八种基本数据类型之间任意进行运算。

进制

背景介绍：为什么要介绍进制？

在计算机的世界中，只有二进制，也可以这样说，计算机是最深情的一种没有感情的机器，毕竟他的眼里只有二进制；所有计算机存储和运算的数据都要转化为二进制，包括但不限于数字、字符、图片、声音、视频等。

世界上只有10种人，认识二进制的和不认识二进制的。

常见进制

// 二进制
// 满二进一，以0b或者0B开头
int a = 0b1010;
 
// 八进制
// 满八进一，以0开头
int b = 01234567;
 
// 十进制
// 满十进一，是最常见的一种进制
int c = 123456789;
 
// 十六进制
// 满十六进一，以0x或者0X开头
int d = 0x123456789abcdef;

原反补 

计算机数据的存储采用二进制补码的形式存储，并且最高位是符号位：

• 正数的最高位是0
• 负数的最高位是1

规定：

1. 正数的原反补都一样，即三码合一。

2. 负数的原反补不相同。

• 原码：将十进制转换为二进制，然后最高位设置为1
• 反码：把除最高位以外的原码其余位都取反（0变1，1变0）
• 补码：反码加1

补充：

将int的128转化为byte变为-128的原因：

 最后虽然得到了转化之后的补码，其值确实为-128，但是如何转化为原码，说实话不太清楚。

运算符

概念

运算符是一种特殊的符号，用以表示数据的运算、赋值以及比较等。

分类

按功能分类

按操作数个数分类

算数运算符 

 注意

• 除（/）：整型相除时结果还是整型。

int a = 12;
int b = 5;
int c = a / b;
// c的输出结果应该是2

• 取模、取余（%）：通常用来判断一个数是否能整除另一个数

int a = 12;
int b = 5;
int c = a % b;
// c输出的如果是0，那就表明a可以被b整除
// 反之不是0，就表明a不可以被b整除 

int a = 12;
int b = -5;
// 输出结果为：2
 
int a = -12;
int b = 5;
// 输出结果为：-2
 
int a = -12;
int b = -5;
// 输出结果为：-2
 
// 综上可知：余数的正负与被余数的正负相同

• ++和++

int a = 3;
int b = a++;
// 输出的结果为：a = 4，b = 3
 
int a = 3;
int b = ++a;
// 输出的结果为：a = 4，b = 4
 
// 上述结果表明，a++整体表示的是a原来的值
// ++a表示的a+1之后的值
// 即a++是先运算，再自增 
// ++a是先自增，再运算

注意：

short a = 3;
a++;
a = (short) (a + 1);
// 在使用a++自增时，并不会报错
// 在使用a+1时，如果不强制类型转换，那么就会报错
// 表明使用自增符时并不会影响数据的数据类型

• --和--，与++和++类似，只不过前者是减1，后者是加1，不作过多描述。

上述注意证明了使用++和--符号并不会影响数据的数据类型，因此在使用时可以用自增符时尽量去使用；这样即方便，又减少不必要的麻烦。

•  字符串连接符（+）

赋值运算符

1. =，当”=“两侧数据类型不一致时，自动类型提升或者使用强制类型转换进行处理即可；并且  ”=“支持连续赋值（例如a = b = 10）。
2. +=，a+=2和a=a+2输出结果相同，但是过程不太相同；类似于a++与a=a+1的区别。
3. 还有其他许多的赋值运算符，不过多介绍，和上述原理都是类似的。

比较运算符

在比较运算中，结果不是true就是flase。

对于instanceof的介绍，会在面向对象的讲解中进行专门介绍。

注意=和==的区别。

逻辑运算符

1.  在逻辑运算符中，操作的都是boolean类型的常量或者变量，而且运算结果也都是boolean类型值。

2. 对于!来说，表示与原来值相反的值。

3. ^表示异或，符号左右两边的值相同时为flase，不同时为true。

&和&&的异同点：

相同点：两者表达的都是且的关系，只有符号两边的结果都为true，那么最终结果才为true。

不同点：对于&&来说，当符号左边的结果为flase时，就不会再去执行符号右边的操作；但是对于&来说，无论左边操作的结果是啥，都会执行右边的操作。

|与||的异同点：
相同点：两者表达的都是或的关系，只有符号两边的结果都为flase时，那么最终的结果才为flase。 

不同点：对于||来说，当符号左边的结果为true时，就不会再去执行符号右边的操作；但是对于|来说，无论左边操作的结果是啥，都会执行右边的操作。 

位运算符

1. 位运算符，针对的都是数值类型的变量或者常量进行运算，运算的结果也都是数值。

2. <<，左移运算符；在一定范围内，数据向左移一位，相当于原数据*2；对于左移运算符，在底层相当于是把该数反码高位第一位去掉，然后在低位第一位补0；因此无论是正数还是负数，左移几位就是乘2的几次方。

3. >>，右移运算符；在一定范围内，数据向右移一位，就相当于原数据除以2；对于右移运算符，在底层相当于是把该数反码低位的第一位去掉，然后在高位第一位补，如果是正数就补0，如果是负数就补1。

4. >>>，无符号右移运算符；表示的意思是无论正数还是负数，补的都是0。

5. ~和!的运算法则相同。

6. &、|和^的运算法则还和逻辑运算符中相同，只不过布尔类型的变成了数值。

条件运算符

反是可以使用条件运算符的位置，都可以使用if else语句；但是在可以使用if else的地方，却不一定可以使用条件运算符；在两者都可以使用的情况下，建议使用条件运算符，他的效率相对较高。

运算符优先级

1. 不要过多的依赖运算的优先级来控制表达式的执行顺序，尽量使用（）来控制表达式的执行顺序。
2. 如果一个表达式过于复杂，建议拆分成几步来完成。

总结

在本篇文章中，是对数据类型和运算符的简单介绍；在下篇文章中，是对流程控制的简单介绍，也就是对顺序结构、分支结构以及循环结构等的感悟与理解；本篇文章到这里就结束了，感谢各位同学的观看。