[Java知识库](JavaSE)数据类型变量与运算符

??前面的话??

🔶 🔶 🔶大家好！
小猪猪开始学JAVA啦，今天给大家带来的是有关Java中数据类型变量与运算符的知识。
学习编程之路漫长且艰难，但是千万不要放弃哦！！！

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📌本文由猪猪原创，CSDN首发！📆首发时间：🌴2021年10月28日🌴
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📫博主的码云 gitee，平常博主写的程序代码都在里面。

??一、格式化输出

🔶举个栗子：

public class print {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 102;
        double b = 37.8;
        System.out.printf("a = %d, b = %.2lf", a, b);
    }
}

运行结果：

a = 102, b = 37.8

🔶Java中格式化输出相关标志与转换符：

??二、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

//行注释

/*
	块注释
*/

/**
	文档注释
*/

??三、数据类型与变量

🔶1.整型

🔸1.1整型

🔹基本语法格式

int 变量名 = 初始值;

🔹举个栗子：

int num = 10; // 定义一个整型变量
System.out.println(num) ;//10

🔹注意事项:

1. int 表示变量的类型是一个整型
2. 变量名是变量的标识,后续都是通过这个名字来使用变量
3. Java 中 = 表示赋值(和数学不一样), 意思是给变量设置一个初始值.
4. 初始化操作是可选的, 但是建议创建变量的时候都显式初始化.
5. 最后不要忘记分号, 否则会编译失败.
6. // 表示注释. 注释作为代码的解释说明部分, 不参与编译运行.
7. 在 Java 中, 一个 int 变量占 4 个字节. 和操作系统没有直接关系,
8. 4 个字节表示的数据范围是 -2^31 -> 2^31-1 , 也就大概是 -21亿 到 +21亿

🔹查看 Java 中的整型数据范围:

注：这里的Integer是int的全称。

System.out.println(Integer.MAX_VALUE);
System.out.println(Integer.MIN_VALUE);

Integer.MAX_VALUE表示int数据类型的最大取值数：2147483647
Integer.MIN_VALUE表示int数据类型的最小取值数：-2147483648

🔹如果运算的结果超出了 int 的最大范围, 就会出现溢出的情况:

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

int minValue = Integer.MIN_VALUE;
System.out.println(minValue-1);

🔸1.2短整型

🔹基本语法格式:

short 变量名 = 初始值; 

🔹栗子:

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

🔹注意事项:

1. short 占用 2 个字节, 表示的数据范围是 -32768 ~~ +32767
2. 这个表示范围比较小, 一般不推荐使用.

🔸1.3长整型

🔹基本语法格式:

long 变量名 = 初始值;

🔹代码示例:

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). 
System.out.println(num) ;

🔹注意事项:

1. 基本语法格式和创建 int 变量基本一致, 只是把类型修改成 long
2. 初始化设定的值为 10L , 表示一个长整型的数字 10l 也可以.
3. 使用 10 初始化也可以, 10 的类型是 int, 10L 的类型是 long, 使用 10 L 或者 10 l 更好一些.
4. Java 中 long 类型占 8 个字节. 表示的数据范围 -2^63 -> 2^63-1

🔹查看 Java 中的长整型数据范围:

System.out.println(Long.MAX_VALUE);
System.out.println(Long.MIN_VALUE)
    
// 运行结果
9223372036854775807
-9223372036854775808

🔸1.4字节类型

🔹基本语法格式:

byte 变量名 = 初始值; 

🔹栗子:

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

🔹注意事项:

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

🔹有关byte与int之间的强制转换：

1. int类型转化为byte类型时会出现位丢失情况，即将int的低8位作为byte类型的值
2. 而byte转换为int就在多余的位置补上0

🔶 3.2浮点型

🔸1.1双精度浮点型

🔹基本语法格式

double 变量名 = 初始值;

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 类型计算。

🔹栗子:

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

double a = 1.0;
double b = 2.0;
System.out.println(a / b);
// 执行结果
0.5

double num = 1.1;
System.out.println(num * num)
    
// 执行结果
1.2100000000000002

1. 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.
2. 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,
3. 势必会存在一定的精度误差，因此要避免出现这样的代码:

double a = 1.0;
double b = 2.0;
if(a==b)
{
	System.out.println(a * b);
}

🔹即不要让两个浮点数单独做比较是否相等的运算。

🔸1.2单精度浮点型

🔹基本格式:

float 变量名 = 初始值;

🔹代码示例:

float num = 1.0f;    // 写作 1.0F 也可以
float num = 1.0;    // 错误！1.0是double类型，赋给float类型，会报错。

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.

🔶3.3字符型

🔹基本格式:

char 变量名 = 初始值;

🔹栗子:

char ch = 'A';

🔹注意事项:

1. Java 中使用 单引号 + 单个字母 的形式表示字符字面值.
2. 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.
3. 所有可见的ASCII字符都可以用单引号括起来成为字符，如’a’、’B’、’中’、’#’、’き’；
4. 可用转义字符’\’将其后的字符转变为其他含义，如’\n’（换行）；
5. Java中的字符采用的是Unicode字符集编码，在内存中占2个字节，是16位无符号整数，共有65536个字符，字
   符取值范围0~65535，表示其在Unicode字符集中的排序
   注：Unicode是全球语言统一编码（国际标准编码）

🔹使用一个字符表示一个汉字:

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

🔹javac中可能的错误

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：

javac -encoding UTF-8 Test.java

🔶3.4布尔型

🔹基本语法格式:

boolean 变量名 = 初始值; 

🔹代码示例:

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

注意事项:

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.

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

🔶3.5字符串型

🔹基本语法格式:

String 变量名 = "初始值"; 

🔹代码示例:

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

🔹注意事项:

1. Java 使用 双引号 + 若干字符 的方式表示字符串字面值.
2. 和上面的类型不同, String 不是基本类型, 而是引用类型.
3. 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 "猪猪" 

String name = "My name is \"猪猪\"";

🔶3.6变量与常量

🔸1.1变量的声明

🔹变量的命名规则

硬性指标：

1. 一个变量名只能包含数字, 字母, 下划线，美元符($)
2. 数字不能开头.
3. 变量名是大小写敏感的. 即 num 和 Num 是两个不同的变量.
   注: 虽然语法上也允许使用中文/美元符($)命名变量, 但是 强烈不推荐 这样做.

软性指标:

1. 变量命名要具有描述性, 见名知意.
2. 变量名不宜使用拼音(但是不绝对).
3. 变量名的词性推荐使用名词.
4. 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";

🔸1.2局部变量的作用域

🔸1.3变量的命名规则

🔶1.4常量

🔹含义
指的是运行时类型不能发生改变。

常量主要有以下两种体现形式：

🔹字面值常量

🔹final 关键字修饰的常量

final int a = 10; 
a = 20; // 编译出错. 提示 无法为最终变量a分配值

常量不能在程序运行过程中发生修改.

int 和 long/double 相互赋值

🔶3.7类型转换与数值提升

Java 作为一个强类型编程语言, 当不同类型之间的变量相互赋值的时候, 会有教严格的校验。
🔹栗子:
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. 

🔹分析:
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.

🔸1.1类型转换

🔹int 和 boolean 相互赋值

int a = 10; 
boolean b = true; 
b = a; // 编译出错, 提示不兼容的类型
a = b; // 编译出错, 提示不兼容的类型

结论: int 和 boolean 是毫不相干的两种类型, 不能相互赋值

🔹int字面值常量 给 byte 赋值

byte a = 100; // 编译通过
byte b = 256; // 编译报错, 提示 从int转换到byte可能会有损失

注意: byte 表示的数据范围是 -128 -> +127, 256 已经超过范围, 而 100 还在范围之内.
结论: 使用字面值常量赋值的时候, Java 会自动进行一些检查校验, 判定赋值是否合理

🔹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

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

🔸1.2运算过程中的数值提升

🔹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.

结论: 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

🔸1.3整型与字符串型的转换

🔹int 和 String 之间的相互转换

1. int 转成 String

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

2. String 转成 int

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

??四、运算符

🔶4.1赋值运算符

1. 赋值运算符=

int a = 12;
double d = 4.99;
a = a + 1;

2. 增量赋值运算符 += -= *= /= %=

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

3. 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.

🔶4.2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:

1. 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 

2. 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)

3. % 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

🔶4.3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.

🔶4.4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

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)

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

,这是为什么呢？
& 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.

🔶4.5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

位运算符主要有四个:& | ~ ^

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.

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

进行按位运算, 需要先把 10 和 20 转成二进制, 分别为 1010 和 10100

🔸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.

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

运算方式和按位于类似.
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

int a = 0xf; 
System.out.printf("%x\n", ~a)

🔸分析：

1. 0x 前缀的数字为十六进制数字,十六进制可以看成是二进制的简化表示方式,一个十六进制数字对应 4 个二进
   制位
2. 0xf 表示 10 进制的 15, 也就是二进制的 1111
3. printf 能够格式化输出内容, %x 表示按照十六进制输出.
4. \n 表示换行符

🔸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.

int a = 10; 
int b = 20; 
System.out.printf("%x\n", a ^ b);

🔶4.6条件运算符

条件运算符只有一个:
表达式1 ? 表达式2 : 表达式3

1. 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
2. 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.

// 求两个整数的最大值
int a = 10; 
int b = 20; 
int max = a > b ? a : b;

🔶4.7其他运算符

🔶4.8运算符优先级

先看一段代码

System.out.println(1 + 2 * 3); 

结果为 7, 说明先计算了 2 * 3 , 再计算 1+2*3

另外一个例子

System.out.println(10 < 20 && 20 < 30); 

此时明显是先计算的 10 < 20 和 20 < 30, 再计算 &&. 否则 20 && 20 这样的操作是语法上有误的(&& 的操作数只能是
boolean)

运算符之间是有优先级的. 具体的规则我们不必记忆. 在可能存在歧义的代码中加上括号即可

??五、javac和java

🔶1.javac

🔶2.java

??六、JDK JRE JVM 的区别与联系

总的来说三者成包含关系，即：JDK 包含 JRE，而 JRE 又包含 JVM。

🔶1.JDK

JDK(Java Development Kit) ：
是 Java 语言的软件开发工具包(SDK)。 在JDK的安装目录下有一个JRE目录，里面有两个文件夹bin和lib，在这里可以认为bin里的就是JVM，lib中则是JVM工作所需要的类库，而JVM和 lib合起来就称为JRE。

🔶2.JRE

JRE（Java Runtime Environment，Java运行环境）：
包含JVM标准实现及Java核心类库。JRE是Java运行环境，并不是一个开发环境，所以没有包含任何开发工具（如编译器和调试器）。

🔶3.JVM

JVM （Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写）：
JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

🔹JVM体系结构与运行原理：
Java语言写的源程序通过Java编译器，编译成与平台无关的‘字节码程序’(.class文件，也就是0，1二进制程序)，然后在OS之上的Java解释器中解释执行。

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