[Java知识库]【JavaSE】数据类型和运算符

Java的main方法

加载过程

Java是一门半编译型、半解释型语言。先通过javac编译程序把源文件进行编译，编译后生成的.class文件是由字节码组成的平台无关、面向JVM的文件。最后启动java虚拟机来运行.class文件，此时JVM会将字节码转换成平台能够理解的形式来运行。

一个后缀为 .java的文件通过编译后形成一个 .class的字节码文件(即二级制文件，每一个类都会生成一个字节码文件(一一对应),保存的是类型信息)，然后加载到JVM中。

JDK，JRE，JVM

JDK 是Java开发工具包 (Java Development Kit ) 的缩写。从字面意思翻译过来就是java开发的工具。它是一种用于构建在 Java 平台上发布的应用程序、applet 和组件的开发环境。 其中包括了JVM、Java编译器、大量的Java工具以及Java基础API里面是Java类库和Java的语言规范。

JRE是Java Runtime Enviroment的简称,即Java 运行时环境,它是Java程序运行所必须的环境集合,主要由Java虚拟机、Java平台核心类和若干支持文件组成。JRE不包含开发工具、编译器、调试器以及其他工具。

JVM是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。

JDK,JRE,JVM三者的关系如下：

main方法

输出Helllo world

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello world");
    }
}

public: 访问修饰限定符，还有private，protected限定符。
class： 关键字，用来定义一个类，这里的TestDemo就是类的名称
注：public static void main(String[] args) 是Java中main函数的固定写法，在C语言中被称作为函数，在Java中称作为方法。

args[]中存储的是命令行

数据类型

整型变量

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        System.out.println(a);
        System.out.println(Integer.MAX_VALUE);
        System.out.println(Integer.MIN_VALUE);
    }
}

注：

1. Java中的int，统一都是有符号的
2. 不管是32位，还是64位，大小都是4个字节(所以取值范围为 - 2^31 ~ 2^31 -1)
3. 变量的命名：小驼峰(例：int maxNum = 10),通常符号有数字，下划线，字母，下划线，美元符号组成
4. 因为Java比较安全，所以变量要初始化，否则直接保存

长整型变量

public static void main(String[] args) {
        long a = 10L;
        System.out.println(a);
        System.out.println(Long.MAX_VALUE);
        System.out.println(Long.MIN_VALUE);
    }

注：

1. 初始化设定值为10L，表示这是一个长整型数字，小写的l也可以。
2. Java中long占8个字节(范围 -2^63 ~ 2^63 -1)
3. 与C/C++不同，Java没有long long 类型

双精度浮点型变量

    public static void main(String[] args) {
        double a = 21.21;
        System.out.println(a);
        System.out.println(a*a);
    }

注：

1. Java中double为8字节，但其存储方式和整型不同，和C语言一样都遵守IEEE 754 标准，详细内容在我之前博客中有讲解，在文章末尾

单精度浮点型变量

    public static void main(String[] args) {
        float a = 12.3f;
        System.out.println(a);
    }

注：

• 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。
• 如何不加f，Java会认为12.3是double类型，会报错

字符类型变量

public static void main(String[] args) {
        char ch = '不';
        char ch1 = 99;
        System.out.println(ch);
        System.out.println(ch1);
    }

注：

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. 大小为2个字节

字节类型变量

    public static void main(String[] args) {
        byte num = 10;
        System.out.println(num);
    }

注：

1. 字节类型表示的也是整数. 只占一个字节, 表示范围较小 ( -128 -> +127 )和C中char大小一样
2. 当初始化的值超过其存储范围，编译器直接报错

短整型变量

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

注：

• short 占用 2 个字节, 表示的数据范围是 -2^15 ~2^15 -1

布尔类型变量

    public static void main(String[] args) {
        boolean flag = true;
        boolean flag2 = false;
        System.out.println(flag);
        System.out.println(flag2);
    }

注：

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。

字符串类型变量

    public static void main(String[] args) {
        String str = "Hello";
        System.out.println(str);
    }

注：

1. Java 使用 双引号 + 若干字符 的方式表示字符串字面值.
2. String 不是基本类型, 而是引用类型
3. "+"可以把两个字符串拼接在一起，例：

 public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello" + "world");
        System.out.println("hello" + 10 + 20);
        System.out.println(10 + 20 + "hello");
        System.out.println("hello" + (10 + 20));
        System.out.println(10 + "" + 20 + "hello");
        System.out.println("a = "+10+", b = " + 20);
    }

1.其他的数据类型与字符串拼接时，结果时一个字符串。
2.从左向右依次拼接，所以10 + 20.类型相同结果为30，然后和hello拼接。
3.可以利用这个特性，拼接出a = 10,b = 20这样的结果。

4. 转义字符，例：

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("\"hi\"");
        System.out.println("\\\"hi\"\\");
    }

常见转义字符有如下：

变量的作用域

变量能生效的范围, 一般是变量定义所在的代码块 (大括号)

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
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

注意: 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 ,合法但不合理。

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。

常量

常量指的是运行时不能发生改变

字面值常量

例：

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

    public static void main(String[] args) {
        final  int a = 10;
        a = 12;
    }

注:

• 被final关键字修饰的变量不可以被修改，类似与C中的const

类型转化

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.，例：

• int/long/double

    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        long b = 10;
        a = b;
        b = a;
        
        int c = 10;
        double d = 20;
        c = d;
        d = c;
    }

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。

• int/bollean

    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        boolean b = (boolean)a;

        boolean c = true;
        int d = (int)c;
    }

结论： int 和 boolean 是毫不相干的两种类型, 不能相互赋值。

• int/byte

    public static void main(String[] args) {
        byte a = 1;
        byte b = 2;
        byte c = a + b;
        byte f = 1 + 2；
        byte d = (byte)(a + b);
        byte e = 255;
    }

结论：

1. 把int字面值常量赋值给byte时，如果超过了(-128~127)后编译就不通过并且报错。
2. 在小于4个字节的数据类型进行运算时，CPU会整型提升为4字节，所以这里 a+b的结果类型为int，赋值给byte就会报错
3. 为什么byte f = 1 + 2 不报错，因为1和2都是字面常量，在编译时会直接计算为3，所以不报错。

强制类型转换

1. 强制类型转换可能会导致精度丢失。
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.

tip：

1. 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.
2. 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.
3. 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.

数值提升

例：int 和 long 混合运算

    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        long b = 20;
        int c = a + b;
        long d = a + b;
    }

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.

tip:

1. 不同类型的数据混合运算, 范围小的会提升成范围大的.
2. 对于 short, byte 这种比 4 个字节小的类型, 会先提升成 4 个字节的 int , 再运算.

int和string的相互转化

• int -> String

    public static void main(String[] args) {
        int num = 10;
        String str1 = num + "";
        System.out.println(str1);
        String str2 = String.valueOf(num);
        System.out.println(str2);
    }

• String ->int

    public static void main(String[] args) {
        String str = "100";
        int num = Integer.parseInt(str);
        System.out.println(num);
    }

总结

运算符

算数运算符

+ - * /

注：

1. int/int结果是int, 需要用double计算
2. 0 不能作为除数
3. % 表示取余, 不仅仅可以对 int 求模, 也能对 double 来求模
4. 增量赋值运算符 += -= *= /= %=
5. 自增/自减运算符 ++ –

关系运算符

== != < > <= >=

    public static void main(String[] args) {
        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: 关系运算符的表达式返回值都是 boolean 类型.

逻辑运算符

&& || !

注: 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
• 逻辑或 ||
  规则: 两个操作数都为 false, 结果为 false, 否则结果为 true
• 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)
• 短路求值

1. 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
2. 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

位运算符

& | ~ ^

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.
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
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

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

移位运算

<< >> >>>

左移 <<: 最左侧位不要了, 最右侧补 0
右移 >>: 最右侧位不要了, 最左侧补符号位(正数补0, 负数补1)
无符号右移 >>>: 最右侧位不要了, 最左侧补 0

条件运算符

表达式1 ? 表达式2 : 表达式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

运算符的优先级

和C语言优先级相同

注释

基本规则

• 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

注释规范

1. 内容准确: 注释内容要和代码一致, 匹配, 并在代码修改时及时更新.
2. 篇幅合理: 注释既不应该太精简, 也不应该长篇大论.
3. 使用中文: 一般中国公司都要求使用中文写注释, 外企另当别论.
4. 积极向上: 注释中不要包含负能量(例如 领导 SB 等).

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