[Java知识库]【Java系列】玩转Java——Java中的数据类型与运算符！

前言

Java的数据类型在程序语言的构成要素里占有相当重要的地位。
因此，了解好数据类型很重要！

一、数据类型

Java中规定了8中基本数据类型变量来存储整数、浮点数、字符和布尔值。

如下图(这里实在去不了水印，用它家的产品做的思维导图)：
类型的范围：
不同类型的变量，其能表示的数据范围也是不一样的。Java的基本数据类型占用内存位数及可表示的数据范围如下表：

1.整数类型

整数类型，简称整型，表示的是不带有小数点的数字。在Java中，有4种不同类型的整型，按照占据空间大小的递增次序，分别为（byte）（位）、short（短整型）、int（整数）及long（长整型）。

一般来说，整数类型都指int型。

1.1.byte类型

基本语法格式：

byte 变量名 = 初始值;

byte a= 0; //定义了一个byte类型
System.out.println(a);

在Java种，byte类型占据1字节内存空间，它的取值范围是-128~127。

什么是字节?

字节是计算机中表示空间大小的基本单位.
计算机使用二进制表示数据. 我们认为 8 个二进制位(bit) 为一个字节(Byte).
我们平时的计算机为 8GB 内存, 意思是 8G 个字节. 其中 1KB = 1024 Byte, 1MB = 1024 KB, 1GB =1024 MB. 所
以 8GB 相当于 80 多亿个字节.

那么，这个取值范围我们怎么得来的呢？
我们在这里介绍一下，接下来介绍到的数据类型取值范围都是这样求得。

我们说，每个基本的数据类型都有几个静态属性，比如说MAX_VALUE 、MIN_VALUE、SIZE、TYPE等等，分别是求最大值、最小值、大小和类型。

那么，如果我们要得到这些值，我们可以用名称为该类型首字母大写对象通过点（.）操作符将其读取出来。

比如说，byte类型对应Byte对象。

一个Byte类型的对象只包含byte的字段。

 public static void main(String[] args) {

        byte max=Byte.MAX_VALUE;//得到Byte型的最大值
        byte min=Byte.MIN_VALUE;//得到Byte的最小值
        byte size=Byte.SIZE;//得到Byte型的所存的内存位数大小

        System.out.println(max);
        System.out.println(min);
        System.out.println(size);
    }

1.2.short类型

基本语法格式:

short 变量名=初始值;

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

1.short类型数据占据2个字节内存空间，取值范围为-32768~32767
2.这个表示范围比较小, 一般不推荐使用

1.3.int类型

基本语法格式：

int 类型名=初始值；

int a=0;//定义一个整型变量
System.out.println(a);	

int类型占据4个字节内存空间，取值范围为-2147483648~2137383647

public static void main(String[] args) {

        int maxValue = Integer.MAX_VALUE;
        System.out.println(maxValue+1);
        int minValue = Integer.MIN_VALUE;
        System.out.println(minValue);
    }

假如我们要存储的数据比int类型所能存储的范围还大，比如说22亿这个数字，如果我们把22亿放到int类型里面会怎样？
答案：会产生数据的溢出问题。

  public static void main(String[] args) {
        int max=Integer.MAX_VALUE;//最大值
        int min=Integer.MIN_VALUE;//最小值

        System.out.println(max);
        System.out.println(min);
        System.out.println(max+1);//最大值+1,超出了范围会打印出什么？
        System.out.println(max+2);//最大值+2
        System.out.println(min-1);//最小值-1，这里又会打印出什么？

    }

所以，当我们的int类型不够大的时候，我们可以采用范围更大的类型，long类型。

1.4.long类型

基本语法格式

long 类型名=初始值；

long a=0;
System.out.println(a);

long类型数据占据8个字节内存空间，取值范围为 -2^63 ~2^63-1。

【注意】
整形数据出现了溢出问题，如果要解决，我们可以扩大数据的操作范围。我们有以下两种方法。

1.直接在数据前增加一个long；
2.直接在数据后增加一个字母L或者l（小写）。

 public static void main(String[] args) {
        int max=Integer.MAX_VALUE;//最大值
        int min=Integer.MIN_VALUE;//最小值

        System.out.println(max);
        System.out.println(min);
        System.out.println(max+(long)1);//最大值+1,超出了范围会打印出什么？
        System.out.println(max+(long)2);//最大值+2
        System.out.println(min-1L);//最小值-1，这里又会打印出什么？

    }

2.浮点类型

2.1.float类型

基本语法格式：

float 变量名 = 初始值;

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

float 类型在 Java 中占四个字节, 同样遵守 IEEE 754 标准. 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, 不太推荐使用float。

【注意】
含小数的实数默认为double类型，如上面的1.0，如果定义的是float类型，为其赋值的时候，必须要执行强制转换类型。
方法如下：
1.直接加上字母F/f,如上面"float num=1.0f; "。
2.直接在数字前加强制转型为float，如上面，float “num=(float)1.0;” 。

2.2.double类型

基本语法格式：

double 变量名 = 初始值;

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

双精度浮点型的长度为64个字节，有效范围是-1.710^308 ~ 1.710^308 .

2.3.字符类型char

基本语法格式：

char 变量名 = 初始值;

char ch = 'a';//声明ch为字符类型，初始值为'a'

字符，就是字母和符号的统称。

字符类型在内存中占用2个字节。

我们来看一下下面这段代码。

  public static void main(String[] args) {
        char ch1=97;
        char ch2='a';

        System.out.println("ch1="+ch1);
        System.out.println("ch2="+ch2);
    }

我们要注意，字符要用一队（’ ‘）括起来，但是如果我们把一个字符变量ch赋值成一个单引号（例如：char ch=’ ’ ';），这时候就会出问题。所以就有了转义字符的概念。

转义字符把不容易混淆的字符代替那些敏感字符，作为一个整体使用。

3.布尔类型

基本语法格式:

boolean 变量名 = 初始值;

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

1. boolean 类型的变量只有两种取值, true 表示真, false 表示假.
2. 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.
3. 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

4.数据类型的转换

Java有严格的数据类型限制，当需要进行数据类型的转换的时候，必须遵循严格的步骤和规定。

数据类型转换的转换方式有以下两种，“自动类型转换”和“强制类型转换”。

4.1自动类型转换

自动类型转换，我们可以理解成“扩大转换”。

什么意思？

就是字节小的类型可以转换到字节大的类型，反之不成立。

比如。一个字符型的变量（char，本质上是2字节大小的整数）和一个整型变量（int，一般是4个字节大小整数），进行计算，需先转换成相同类型，才能进行运算。

在这里，只能将char类型转换成int类型，不然可能会导致整型变量溢出，导致计算错误。

 public static void main(String[] args) {
        float a = 10f;
        int b = 20;
        a = b; // 编译通过.
        b = a; // 编译出错, 提示可能会损失精度.
    }

【注意】

1. 在Java中，由于Boolean类型只能存放true和flase，与整数及字符不兼容，因此Boolean类型不可能与其他任何数据类型进行转换。整数与浮点数亦是兼容的，所以可相互转换。
2. 当两个数中有一个为浮点数时，运算结果会直接转换为浮点数。
3. 当表达式中变量的类型不同时，Java会自动把较小的数据类型表示范围，转换成较大的数据类型表示范围后，再做运算。

【自动类型转换规律】

byte -> short -> in -> long -> float -> double

4.2强制转换类型

基本语法格式：

（欲转换的数据类型）变量名称；

```java
   public static void main(String[] args) {
        int a=10;
        b=(long)a;
    }

【注意】
由于在转换的过程中可能会丢失数据的精确度，因此Java并不会自动做这些类型的转换。若需要，我们可自行做强制性的转换。

4.3一道练习

思考一下下面的练习题输出的答案是什么？

public static void main(String[] args) {
    int a=2;
    int b=3;
    System.out.println(a+b+"a");
    System.out.println(3+3+"cc"+3+3);
}

为什么是这个答案呢？
我们来分析一下。

对于“System.out.println(a+b+“a”);”这个表达式，a+b=5，没有问题，关键在于后面的“a”是字符串，通过类型转换知乎将5转换成了字符，所以第二个+号相当于一个字符串连接符。

对于“ System.out.println(3+3+“cc”+3+3);”，也是遇到cc后前面3+3=6的值被转换成字符串。同时，系统也将后面的两个整数3、3都转换成字符串了，所以输出6cc33。

二、运算符

程序是由许多语句组成的，而语句组成的基本单元就是表达式与运算符。下面，我们逐一介绍算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符、移位运算符和条件运算符。

1.算术运算符

这个运算符比较简单，基本上跟我数学上的没什么大的出入。
值得注意的是以下几点。

1. 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

· 增量赋值运算符 += -= *= /= %=

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

其他的也可以类推出来，不一一讲述。

· 自增/自减运算符 ++ –

int a = 10; 
int b = ++a; //先++，后运算
System.out.println(b); 
int c = a++; //先运算，后++
System.out.println(c);

2.关系运算符

关系运算符主要有六个:

== != <> <= >=

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

【注意】

关系运算符的表达式返回值都是 boolean 类型.

3.逻辑运算符

常见的逻辑运算符由3个，与（&&）、或（||）、非（！）。

逻辑运算符只对布尔型操作符运算并返回一个布尔型数据。

逻辑与&&：两个操作数都为 true, 结果为 true, 否则结果为 false

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

逻辑非！：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)

而上面三个运算符，我们又称为短路运算符。为什么呢？
我们通过下面例子来理解：

System.out.println(10 > 20 && 10 / 0 == 0); // （i>20）短路了，打印 false 
System.out.println(10 < 20 || 10 / 0 == 0); //10<20,短路了 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】

1. 对于 && , 如果左侧表达式值为 false, 就立即返回false，无需计算右侧表达式.

2. 对于 ||, 如果左侧表达式值为 true, 就立即返回true, 无需计算右侧表达式.

非短路逻辑运算符&和|

1. 对于&，运算符左右两边的操作符都需要运算，任何一个操作数不和Java语法规定的地方，均不被编译器认可
2. 对于|，左右两个运算符都被运算。

4.位运算符

位运算符主要有以下4种。

& (“and”) 、| (“or”) 、^ (“xor”)、 ~ (“not”)

在Java中，对数据的操作的最小单位不是字节, 而是二进制位。

而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

public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        System.out.println(a & b);
    }

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

public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        System.out.println(a | b);
    }
}

【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~:

按位取反 ~: 如果该位为 0 则转为 1, 如果该位为 1 则转为 0

public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        System.out.printf("%d\n", ~a);
    }

按位异或 ^：

按位异或 ^: 如果两个数字的二进制位相同, 则结果为 0, 相异则结果为 1

public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b=20;
        System.out.printf("%d\n", a^b);
    }

5.移位运算符

以下举例讲解均用正数，因为正数的原码、反码、补码一样。想深入了解可阅读我之前写过的这篇文章：
【C语言】玩转操作符——操作符的那些东西！

里面又对计算机存储形式更深入的讲解。

移位运算符有三个:

<< >> >>>

都是按照二进制位来运算。

左移<<：最左侧位不要了，最右侧补0。

public static void main(String[] args) {
        int a=10;
        System.out.printf("%d\n", a << 1);
    }

右移 >>: 最右侧位不要了, 最左侧补符号位(正数补0, 负数补1)

public static void main(String[] args) {
        int a=10;
        System.out.printf("%d\n", a >> 1);
    }

无符号右移 >>>: 最右侧位不要了, 最左侧补 0。

 public static void main(String[] args) {
        int a=10;
        System.out.printf("%d\n", a >>> 1);
    }

【注意】

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 移动负数位或者移位位数过大都没有意义

6.条件运算符

条件运算符只有一个：

表达式1？表达式2：表达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。

这里最经典的例子就是求2个数的最大值了。

public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        int max = a > b ? a : b;//如果a>b为真，则返回a,否则返回b
    }

7.运算符的优先级

这里为大家整理了一个表格,仅供参考。
优先级表格：

最后

整体来看, Java 的运算符的基本规则和 C语言基本一样。
本文内容参考《Java从入门到精通》一书、学习时所作笔记撰写而成。希望对看到的各位有所帮助。这里也可以与我之前写的C语言操作符对照着看。链接如下：
【C语言】玩转操作符——操作符的那些东西！
感谢！