Java基礎(chǔ)鞏固——數(shù)據(jù)類型

在Java中，總共有8種基本類型，其中4種整型，2種浮點(diǎn)型，char字符類型和boolean類型

整型

類型 存儲(chǔ)字節(jié) 取值范圍
int 4字節(jié) -2 147 483 648 ~ 2 147 483 647，-2^31 ~ 2^31-1
short 2字節(jié) -32 768 ~ 32 767，-2^15 ~ 2^15-1
long 8字節(jié) -9 223 372 036 854 775 808 ~ 9 223 372 036 854 775 807，-2^63
byte 1字節(jié) -128 ~ 127，-2^7 ~ 2^7-1
  1. 在Java中，整型都有固定的取值范圍和字節(jié)長(zhǎng)度，且不受操作系統(tǒng)的影響，這就解決了軟件跨平臺(tái)的諸多問題
  2. 在Java中，整數(shù)有多種表現(xiàn)形式，分別是：
    a. 十進(jìn)制整數(shù)，如110，1111，233，0
    b. 八進(jìn)制整數(shù)，要求以0開頭（注意這是數(shù)字0，不是字母o），如010對(duì)應(yīng)八進(jìn)制中的8，顯然八進(jìn)制表示法比較容易混淆，所以建議最好不要使用八進(jìn)制常數(shù)。
    c. 十六進(jìn)制整數(shù)，要求以0x或0X開頭(注意這是數(shù)字0，不是字母o)，如0x12就是18，0xCAFE就是51966
    d. 從Java 7開始，加上前綴0b或0B(注意這是數(shù)字0，不是字母o)，如0b1001就是9
  3. 通常情況下，int類型最常用，但是需求很大的數(shù)值時(shí)，如表示星球上的居住人數(shù)時(shí)就緒使用long類型，long類型需要有一個(gè)后綴L或l，如4000000000L
  4. byte和short類型主要用于特殊場(chǎng)合，其中byte是8位的，有符號(hào)得，最大值就是2^7-1=127，二進(jìn)制為：0111 1111，而最小值為-2^7=-128，二進(jìn)制形式為：1000 0000，默認(rèn)值為0，綜合起來(lái)就是總長(zhǎng)度為2^8=256即：
    0~127：128個(gè)
    -0~127：128個(gè)
  5. byte對(duì)應(yīng)的包裝類型為Byte，其使用Flyweight模式（享元模式）預(yù)先構(gòu)造了一個(gè)能表示所有byte類型數(shù)據(jù)的對(duì)象緩存，當(dāng)使用valueOf(byte)進(jìn)行裝箱時(shí)，會(huì)使用緩存的對(duì)象，但其構(gòu)造方法Byte(byte)/Byte(String)不會(huì)使用緩存對(duì)象，即存在：
Byte.valueOf((byte) 1) == Byte.valueOf("1");   //  true
new Byte((byte) 1) == new Byte("1");           //  false
Byte.decode("1") == Byte.decode("0x1");        //  true，內(nèi)部調(diào)用 valueOf(byte)
  1. 整數(shù)運(yùn)算在JVM中只有兩套，一套用于int類型數(shù)據(jù)，另一套用于long類型數(shù)據(jù)，所以，所有的byte/char/short/int類型數(shù)據(jù)在運(yùn)算時(shí)，均使用操作int類型數(shù)據(jù)的指令。如果操作數(shù)中沒有l(wèi)ong類型，則需要將所有的操作數(shù)提升為int類型進(jìn)行運(yùn)算（JVM中體現(xiàn)為所有指令均為int類型指令，運(yùn)算之前不會(huì)有提升的指令，直接采用int指令操作），運(yùn)算結(jié)果也是int類型的，如果需要窄化，需要強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換：
byte a = 1;
byte b = 1;
int c = a + b;          // output:2
byte d = a + b;         // error:Incompatible types.Required:byte Found:int
byte e = (byte)(a + b); // output:2

如果操作數(shù)中有l(wèi)ong型，則需要將所有的操作數(shù)提升為long類型進(jìn)行運(yùn)算（JVM中體現(xiàn)為所有指令均為long類型指令，但運(yùn)算之前需要使用i2l指令將int類型數(shù)據(jù)提升為long型數(shù)據(jù)），運(yùn)算結(jié)果為long型。

浮點(diǎn)類型

Java余元支持兩種基本的浮點(diǎn)類型：float和double，以及他們對(duì)應(yīng)的包裝類型 Float 和 Double。它們都依據(jù)IEEE 754標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為32位浮點(diǎn)和64位雙精度浮點(diǎn)二進(jìn)制小數(shù)定義了二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)。

IEEE 754 用科學(xué)記數(shù)法以底數(shù)為 2 的小數(shù)來(lái)表示浮點(diǎn)數(shù)。IEEE 浮點(diǎn)數(shù)用 1 位表示數(shù)字的符號(hào)，用 8 位來(lái)表示指數(shù)，用 23 位來(lái)表示尾數(shù)，即小數(shù)部分。作為有符號(hào)整數(shù)的指數(shù)可以有正負(fù)之分。小數(shù)部分用二進(jìn)制（底數(shù) 2）小數(shù)來(lái)表示，這意味著最高位對(duì)應(yīng)著值 ?(2 -1)，第二位對(duì)應(yīng)著 ?(2 -2)，依此類推。對(duì)于雙精度浮點(diǎn)數(shù)，用 11 位表示指數(shù)，52 位表示尾數(shù)。如圖：


IEEE 754 浮點(diǎn)數(shù)的格式
類型 存儲(chǔ)字節(jié) 取值范圍
float 4字節(jié) 大約 ±3.402 823 47E+38F(有效位數(shù)為6 ~ 7位）
double 8字節(jié) 大約 ±1.797 693 134 862 315 70E+308(有效位為15位)
  1. double表示這種類型的數(shù)值精度是float類型的兩倍，所以double類型有雙精度數(shù)值的說法。在通常情況下，應(yīng)該采用double類型，因?yàn)槎鄶?shù)情況下，float類型的精度很難滿足需求，除非需要單精度數(shù)據(jù)的庫(kù)，或者需要存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)
  2. float類型的數(shù)值有個(gè)后綴F或者f（例如，3.14F），沒有后綴的浮點(diǎn)數(shù)值（如3.14）默認(rèn)為double類型。
  3. 所有的浮點(diǎn)數(shù)值計(jì)算都遵循IEEE754規(guī)范。用于表示溢出和出錯(cuò)情況的三個(gè)特殊的浮點(diǎn)數(shù)值：
    • 正無(wú)窮大，對(duì)應(yīng)常量 Double.POSITIVE_INFINITY
    • 負(fù)無(wú)窮大，對(duì)應(yīng)常量 Double.NEGATIVE_INFINITY
    • NaN（不是一個(gè)數(shù)字），對(duì)應(yīng)常量 Double.NaN
  4. 浮點(diǎn)型的運(yùn)算指令也有兩套，當(dāng)操作符兩段的數(shù)據(jù)均為float型時(shí)，使用float對(duì)應(yīng)的運(yùn)算指令，若操作數(shù)兩段的數(shù)據(jù)有double型，則需要插入f2d指令將float型數(shù)據(jù)提升為double型：
float a = 0.1f, b = 0.2f
double c = 1.2;

double d = a * b * c; // 產(chǎn)生的指令相當(dāng)于 ((double)(a * b)) * c
double e = c * a * b; // 產(chǎn)生的指令相當(dāng)于 c * ((double)a) * ((double)b)
  1. 對(duì)于整型和浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)的混合運(yùn)算，如果運(yùn)算符兩端均為整型，則使用整型指令運(yùn)算，否則使用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令：
int a = 1, b = 2;
double c = 2.3;

double d = a * b * c; // 產(chǎn)生的指令相當(dāng)于 ((double)(a * b)) * c
double e = c * a * b; // 產(chǎn)生的指令相當(dāng)于 c * ((double)a) * ((double)b)

綜上所述，整型和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算過程中數(shù)據(jù)類型都是以運(yùn)算符兩端最高操作數(shù)類型為標(biāo)準(zhǔn)，將次等級(jí)的操作數(shù)類型提升為最高類型后進(jìn)行運(yùn)算，具體的提升方向?yàn)椋?/p>

  • INTEGRAL - > long, INTEGRAL -> float, INTEGRAL -> double
  • long -> float, long -> double
  • float -> double

char類型

char類型原本用于表示單個(gè)字符。但是現(xiàn)在Unicode字符可以用一個(gè)char值描述，而另一些Unicode字符則需要兩個(gè)char值，char類型的字面量要用單引號(hào)括起來(lái)，如：'A'是編碼值為65所對(duì)應(yīng)的字符常量。它與"A"不同，"A"是包含一個(gè)字符A的字符串。char類型的值可以表示為十六進(jìn)制值，其范圍為\u0000到\Uffff。

在Java中，char類型描述了UTF-16編碼中的一個(gè)代碼單元(所以要了解char需要先弄明白Unicode和UTF-16相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)看這里)，所以在 Java 中 char 數(shù)據(jù)類型是定長(zhǎng)的，其長(zhǎng)度永遠(yuǎn)只有 16 位，char 數(shù)據(jù)類型永遠(yuǎn)只能表示代碼點(diǎn)在 U+0000 ~ U+FFFF 之間的字符，也就是在 BMP 內(nèi)的字符。如果代碼點(diǎn)超過了這個(gè)范圍，即使用了增補(bǔ)字符，那么 char 數(shù)據(jù)類型將無(wú)法支持，因?yàn)樵鲅a(bǔ)字符需要 32 位的長(zhǎng)度來(lái)存儲(chǔ)，我們只能轉(zhuǎn)而使用 String 來(lái)存儲(chǔ)這個(gè)字符。

   char c1 = '??';
   char c2 = '\u64321';

如上編寫的代碼，使用 char 數(shù)據(jù)類型來(lái)保存輔助平面的字符，編譯器將會(huì)報(bào)錯(cuò) Invalid character constant。

boolean類型

boolean類型有兩個(gè)值：false和true，但是在Java虛擬機(jī)中沒有任何供boolean值專用的字節(jié)碼指令。根據(jù)《Java虛擬機(jī)規(guī)范》的描述：

雖然定義了boolean這種數(shù)據(jù)類型，但是只對(duì)它提供了非常有限的支持。在Java虛擬機(jī)中沒有任何供boolean值專用的字節(jié)碼指令，Java語(yǔ)言表達(dá)式所操作的boolean值，在編譯之后都使用Java虛擬機(jī)中的int數(shù)據(jù)類型來(lái)代替，而boolean數(shù)組將會(huì)被編碼成Java虛擬機(jī)的byte數(shù)組，每個(gè)元素boolean元素占8位

所以在談及boolean類型占用的存儲(chǔ)空間，可能最合理的是4字節(jié)，在數(shù)組中又是1個(gè)字節(jié)

參考

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