[Java知识库] Java 基础语法（1）数据类型和运算符

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[Java知识库]Java 基础语法（1）数据类型和运算符

文章目录

一、变量和类型

在介绍下面各种类型之前我们先总的浏览一下有哪些类型（图中类型，以下并没有全部介绍，一些引用类型会在后面章节再介绍）在这里插入图片描述

1. 整型变量

语法格式

int 变量名 = 初始值;
代码示例
```
int num = 10;
System.out.println(num);
```
注意事项
- 在 Java 中，一个 int 变量占4个字节，和操作系统没有直接关系
- int 类型数据范围是 -2³¹ ~ 2³¹-1，也就大概是 -21亿 ~ 21亿
- 可以使用以下代码查看 Java 中的整形数据范围
```
System.out.println(Integer.MAX_VALUE);	// int 的最大值
System.out.println(Integer.MIN_VALUE);	// int 的最小值
```
- 如果尝试将最大值加1的话，你会发现结果是最小值，如
```
System.out.println(Integer.MAX_VALUE+1);	// 结果为-2147483648
```
  这其实和我在【剖析C语言数据在内存中的存储】这章画的 char 类型的圆形图很像，最小值减1就变成了最大值，最大值加1就变成了最小值
- 如果你定义一个整型，初始化的值超过了 int 范围，如2147483648，你会发现报错，因为这是已经超出了 int 的最大范围。但是由于编译器不同，如果你将代码写成这样，也是可能通过的
```
int a =2147483647 + 1;	// 2147483647为 int 的最大值
```

2. 长整型变量

语法格式

long 变量名 = 初始值;

代码示例

long num = 10L;
System.out.println(num);

注意事项
- 定义一个长整形变量，初始值后面要加 L 或 l 会更好一些
- long 类型数据范围是 -2⁶³ ~ 2⁶³-1
- 可以使用以下代码查看 Java 中的长整形数据范围
```
System.out.println(Long.MAX_VALUE);	// long 的最大值
System.out.println(Long.MIN_VALUE);	// long 的最小值
```

3. 双精度浮点型

语法格式

double 变量名 = 初始值;

代码示例

double num = 1.0;
System.out.println(num);

注意事项
- 在 Java 中，int 除以 int 的值任然是 int（会直接舍弃掉小数部分），如
```
int a = 1;
int b = 2;
System.out.println(a/b);	// 结果为0
```
  将 int 改为 double 才能得到结果0.5
- Java 的 double 类型的内存布局遵守 IEEE 754 标准(和 C 语言一样)，尝试使用有限的内存空间表示可能无限的小数, 势必会存在一定的精度误差。我们看一段代码
```
double num = 1.1;
System.ou.println(num * num);
// 结果为1.2100000000000002
```
因为 double 可以精确表示11位，而之后的数都不是精确值，总结就是，小数没有精确值
- 虽然 Java 中的 double 是8个字节，但是浮点数的内存布局和整数的差别很大，不能单纯的用 2ⁿ 的形式表示数据范围
- 可以使用以下代码查看 Java 中的双精度浮点类型数据范围
```
System.out.println(Double.MAX_VALUE);	// double 的最大值
System.out.println(Double.MIN_VALUE);	// double 的最小值
```

4. 单精度浮点型

语法格式

float 变量名 = 初始值;

代码示例

float num = 1.0f;    // 也可以写作 1.0F
System.out.println(num);

注意事项
- float 类型的数值后有后缀 F 或 f，没有后缀的浮点数默认为 double 类型，也可后缀 D 或 d
- 如果上述代码数值后没有 f，则会报错。因为 Java 是强类型语言，1.0 默认是 double 型，等号左右类型不匹配
- 可以使用以下代码查看 Java 中的双精度浮点类型数据范围
```
System.out.println(Double.MAX_VALUE);	// double 的最大值
System.out.println(Double.MIN_VALUE);	// double 的最小值
```

5. 字符类型变量

语法格式

char 变量名 = 初始值;
代码示例
```
char ch = 'C';
System.out.println(ch);
```
注意事项
- 在 Java 中的 char 是一个无符号的整数。为什么这么说呢，我们可以看一个代码
```
char ch1 = 97;
char ch2 = -7;
System.out.println(ch1);	// 结果为 A
System.out.println(ch2);	// 报错
```
  也因此 char 类型的范围在 0 ~ 2¹⁶
- 可以使用以下代码查看 Java 中的字符类型数据范围
```
System.out.println(Character.MAX_VALUE);	// char 的最大值
System.out.println(Character.MIN_VALUE);	// char 的最小值
```
  而最小值对应的字符是 '\u0000' ，最大值对应的字符是 '\uFFFF'。
- 在 C 语言中 char 是一个字节，而在 Java 中 char 是两个字节，其表示的字符种类也更多，如有中文
- 在 C 语言中使用 ASCII 表示字符, 而 Java 中使用 Unicode 表示字符
- 执行 javac 编译含有中文的代码时可能报错，因为 Java 中使用 Unicode 编码字符，而编译时使用的是 GBK 解码，所以不能正确的将中文给编译出来。如果编译代码改成这样就可以了
```
javac -encoding utf-8 文件名.java
```

6. 字节类型变量

语法格式

byte 变量名 = 初始值;

代码示例

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

注意事项
- 在 Java 中 byte 是一个字节，故其范围为 -128 ~ 127
- 可以使用以下代码查看 Java 中的字节类型数据范围
```
System.out.println(Byte.MAX_VALUE);	// byte 的最大值
System.out.println(Byte.MIN_VALUE);	// byte 的最小值
```
- 大家可以判断一下这段代码的结果是多少
```
byte a = Byte.MAX_VALUE + 1;
System.out.println(a);
```
  答案会像 int 类型一样变成该类型的最小值吗？不会，因为1是整形，占4个字节，两种类型计算的话都会先转化成 int 类型，然后又被转换为 byte 类型而丢失精度，故结果报错

7. 短整型变量

语法格式

short 变量名 = 初始值;
代码示例
```
short a = 0;
System.out.println(a);
```

注意事项

可以使用以下代码查看 Java 中的短整型型数据范围
System.out.println(Short.MAX_VALUE);	// short 的最大值
System.out.println(Short.MIN_VALUE);	// short 的最小值

8. 布尔类型变量

语法格式

boolean 变量名 = 初始值;

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，不存在非0 表示 true, 0 表示 false 这样的用法
- JVM 规则下，没有明确 boolean 类型的大小，有些书里表明是占1个字节, 有些表明是占1个比特位

9. 字符串类型变量

语法格式

String 变量名 = “初始值”；

代码示例

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

拼接用法
1. 拼接：字符串和任意类型的数据，使用 “+” 号拼接后，其结果也是字符串，如
```
int a = 10;
System.out.println("a = " + a);
```
再看一个代码
```
int a = 10;
int b = 20;
System.out.println("ab = " + a + b);
```
```
这个结果为 `ab = 1020` ，但是我再将代码改一下是多少呢？
```
```
int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(a + b + "= ab");
```
结果为 30 = ab 。所以要注意，只有字符串在前面时，才能直接拼接，不然可能会先进行其他运算
1. 如果字符串里有特殊字符，则需要加上转义符号，如
```
String str = "hello \"吞吞吐吐大魔王\"";
System.out.println(str);
```
大家可以看一下特殊的转义字符有哪些

特殊字符的转义序列
转义序列名称 Unicode 值
\b 退格 \u0008
\t 制表 \u0009
\n 换行 \u000a
\r 回车 \u000d
\ ‘’ 双引号 \u0022
\ ’ 单引号 \u0027
\ \ 反斜杠 \u005c
注意事项

String 的类型其实与上面的内置类型不一样，它其实是引用类型。因为它所定义的变量叫做引用变量。按照示例代码，引用变量 name 里面存放的不是字符串"LiXiaoBo" ，而是将字符串所占的那片空间的地址存放在 name 里面

10. 变量的作用域

和 C 语言类似，在 java 中，变量的作用域就是该变量能生效的范围，一般时变量定义所在的代码块内（相邻大括号中）

11. 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
- 虽然语法上允许使用中文/美元符（$）命名变量，但是不推荐
推荐
- 变量名使用小驼峰命名法
- 类名使用大驼峰命名法

以上简介了简单的、实用的命名规则，如果想知道在 java 中具体命名的一些规则，可以浏览第三章 Java的基本程序设计结构（1）我写的这篇《Java 核心技术卷I》的阅读笔记里的内容

12. 常量

概念

常量指的是运行时类型不能发生改变，主要有一下两种体现形式

字面常量

10 		// int 字面值常量(十进制) 
010 	// int 字面值常量(八进制) 由数字 0 开头. 010 也就是十进制的 8 
0x10 	// int 字面值常量(十六进制) 由数字 0x 开头. 0x10 也就是十进制的 16 
10L 	// long 字面值常量. 也可以写作 10l (小写的L) 
1.0 	// double 字面值常量. 也可以写作 1.0d 或者 1.0D 
1.5e2 	// double 字面值常量. 科学计数法表示. 相当于 1.5 * 10^2 
1.0f 	// float 字面值常量, 也可以写作 1.0F 
true 	// boolen 字面值常量, 同样的还有 false 
'a' 	// char 字面值常量, 单引号中只能有一个字符
"abc" 	// String 字面值常量, 双引号中可以有多个字符.

final 关键字修饰的常量
- 在 Java 中，利用关键字 final 指示常量，如
```
final double CM_PER_INCH=2.54;
```
- 关键字 final 表示这个常量只能被赋值一次，不可更改
- 习惯上，常量名使用全大写
- final 还可以修饰函数（密封方法），还可以修饰类（密封类）。后期会详细的介绍

13. 理解数值提升

如果大家对于类型转换与强制类型的使用有疑惑，可以直接去浏览第三章 Java的基本程序设计结构（1）我写的这篇《Java 核心技术卷I》的阅读笔记里的内容。而这里我则举一些例子有助你更好的理解，如

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

这个如果编译其实会报错，为什么呢？因为 a 和 b 虽然都是 byte 类型，但是计算时会先将 a 和 b 都提升成 int 类型再进行计算，得到的结果也是 int 类型，然后赋值给 c 当然会报错。修改成这样就可以

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

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，所以对于 byte 和 short 这种低于4个字节的类型，计算时我们要格外注意。因为他们会通常先提升为 int 类型

14. int 和 String 之间的相互转换

int 转换成 String

法一
```
int num = 10;
String str1 = num + "";
```

法二

int num = 10;
String str2 = String.valueOf(num);

String 转换成 int

法一

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

法二

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

二、运算符

在 java 中基本运算都和 C 语言中差不多，以下介绍一些不一样或者是特殊的情况

% 表示取余，不仅可以对 int 求模，也能对浮点类型求模，如
```
System.out.println(1.4%2);
// 结果为 1.4
```
对于复合运算符，如 +=、-=、*=、/=、%= 等等，使用它们时，对于 byte 和 short 这种低于4个字节的类型，就不需要担心类型的问题。因为它会帮你自动进行类型的转换。如
```
short a = 10;
a = a + 20;
System.out.println(a);
```
这种情况编译就会报错，因为计算时 short 类型会先提升为 int 类型。但是如果使用增量运算符，就没有这种情况
```
short a = 10;
a += 20;
System.out.println(a);
```
& 和 | 如果操作数为 boolean 的时候，也表示逻辑运算。但是它们不支持短路运算
在使用位运算符时，我们不仅要知道十进制与二进制的快速转化，还要知道八进制、十六进制和二进制的快速转换
- 十六进制转二进制：一个十六进制数字对应4个二进制位，如
```
int a = 0xf1;
// f 转换成4个二进制位为 1111
// 1 转换成4个二进制位为 0001
// 0xf1 的二进制位为 11110001
```
- 八进制转二进制：一个八进制数字对应3个二进制位，如
```
int a = 072;
// 7 转换成3个二进制位为 111
// 2 转换成4个二进制位为 010
// 072 的二进制位为 111010
```
在 Java 中，移位运算符多了一个 >>> 符号，它叫做无符号右移。它与 >> 右移运算符不同的是，它右移时，高位补0。而 >> 运算符右移时，高位补符号位
并且移位运算符我们需要知道下面的规律
- 左移 n 位，相当于原数字乘以 2ⁿ
- 右移 n 位，相当于原数字除以 2ⁿ

三、注释

Java 中的注释主要分以下三种

单行注释：// 注释内容
多行注释：/* 注释内容 */ （不推荐）
文档注释：/** 文档内容 */ （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）

注意

在使用注释时，如果注释内容里包括转义字符可能会出现错误，如
// /u000a is a newline
这是由于

Unicode 转义序列会在解析代码之前得到处理
\u000a 的含义是换行符，故该语句后面的内容都换到下一行了。

如果转义字符超过自己的数值范围，也会报错。

快捷键（注释和取消注释一样）

行注释：Ctrl + /

块注释：Ctrl + Shift + /

四、关键字

关键字是 Java 中一些具有特定含义的单词。并且我们定义的变量名不能和关键字冲突。

我们先简单浏览 Java 中有哪些关键字吧！


用于定义访问权限修饰符的关键字	private	protected	public

用于定义类、函数、变量修饰符的关键字	abstract	final	static	synchronized

用于定义类与类之间关系的关键字	new	this	super	instanceof

用于异常处理的关键字	try	catch	finally	throw	throws

用于包的关键字	package	import

其他修饰符关键字	native	strictfp	transient	volatile	assert