JAVA自学-8大基础数据类型详解

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  上一篇文章我们讲到，学习一门新语言最好的方式就是通过类比思想，这样我们能够以最低的代价由浅入深地去学习、掌握一门新的语言。

  本篇文章中，我们也将依据此思想，去更加深入地认识JAVA中最基础的八大数据类型，看看它们在JAVA世界中都存在哪些用途。

在现实生活中，我们经常使用文字符号来描述具体的事情，记录我们的想法，用数字来代表金钱，数量等含义，在JAVA语言中，我们也有相似的概念，我们把这种能够表达特殊含义的具体类型称为数据类型。

  更形象的理解是，数据类型就好比我们生活中容纳物体的各种容器，但是不同的容器也有着不同的特征，从JAVA世界诞生之初，就存在着8种最基础的“容器”，也被称为基本数据类型，它们分别是byte、short、int、long、float、double以及char。

  后来，人们根据自己的习惯，也将它们简单归为以下4类：

• 逻辑类型：boolean
• 整数类型：byte、short、int、long
• 字符类型：char
• 浮点类型：float、double

  这8种数据类型都拥有着自己的特点，我们在刚开始学习的时候并不需要死记硬背地将它们记住，因为后续我们还会与它们相遇无数次，在使用过程中，它们的特点也会潜移默化地就牢记在我们脑海中。

或许有一些小伙伴会有疑问，为什么要区分成这么多数据类型，不能直接使用一种类型表示完所有的东西？ 其实，将数据类型划分为不同种类的主要原因有：

• 设计思想来源于生活，不同数据类型代表不同含义，更易于理解和学习
• 不同数据类型能够表达的范围不一样，占用的空间也不一样，能够更好地提高内存空间的利用

在开始介绍基础数据类型之前，我们需要先简单认识下计算机存储信息的一个机制。

  我们日常生活中使用到的计算机一般是电子计算机，在底层它只能识别0和1两种数值(注意是电子计算机，其他的计算机如量子计算机不仅可以识别0和1，还可以对其中间的值进行运算处理)，所以无论哪种数据类型，最终转换后都会转换成具体的二进制数(0和1)进行处理。

  **而计算机中，最小的存储信息单位是bit(比特)，1bit (比特)能够存储 1个(0或者1)**，1 byte = 8bit(即1byte能够存储8个0或1的数值)，1M = 1024 byte...，依次类推。了解完计算机存储的一个机制，下面我们就来认识JAVA中不同的数据类型以及它们所需的存储空间。

逻辑类型

boolean

  boolean从设计之初，它的取值就被固定了，只能取true或false。就好比生活中的真和假，有和无，是或否。

  使用场景：

• 常量：final boolean isLoveYourGirlFriend = true
• 变量：boolean isLoveYourGirlFriend; 后续可以重新赋值如：isLoveYourGirlFriend = false

  占用大小：

JAVA中的8种基础数据类型中，只有boolean类型没有给出明确的存储空间大小，因为实际上boolean类型在编译到JAVA的虚拟机时，是使用其他的数据类型进行替代的，因此，在网上关于boolean类型占用的空间大小也存在许多种说法：

• 说法1： boolean类型占用空间大小为1bit(比特)，因为它的取值只有true和false两种，在计算机中只需要1个bit便能表示，bit也是计算机最小的存储单元。
• 说法2： boolean类型占用空间大小为1byte(字节)，虽然boolean的取值只有true和false，但是计算机处理数据的最小单位是byte，而1byte = 8bit，所以，boolean类型在计算机中的存储形式实际上是：使用1个字节的最低位存储，其他的7位用0填充，如值为true时，存储的二进制为：0000 0001，值为false时，存储的二进制为：0000 0000。
• 说法3： boolean类型占用空间大小为4byte(字节)，理由来源于《JAVA虚拟机规范》一书中描述到：“虽然定义了boolean这种数据类型，但是只对它提供了非常有限的支持。在Java虚拟机中没有任何供boolean值专用的字节码指令，Java语言表达式所操作的boolean值，在编译之后都使用Java虚拟机中int数据类型来代替，而boolean数组将会被编译成Java虚拟机的byte数组，每个元素boolean占1byte(即8bit)”，由此我们可以推断出，单个boolean类型时占用4个字节，但是boolean数组时单个boolean只占用1个字节。
• 三种说法，哪一种更具有权威性呢？ 从上面的描述来看，当然是第三种，因为前两种更多是一种猜测，并没有实际的官方资料支撑，第三种是在具体书籍中有实际说明，更具有权威性。
• 那为什么一定是使用int而不是使用其他的整数数据类型呢？ 原因是在设计JAVA之初，流行的cpu处理器大多数是32位，对于这种cpu来说，一次性处理4个字节(4 * 8bit = 32位)数据方式更合理，更大程度上利用了cpu硬件的一些特点，从而达到更高存取的目的。

其实在oracle的官方文档中也有对boolean类型进行了简单的描述： boolean类型只有两种可能的值-真或假，这个数据类型用于做真假条件的简单标记跟踪，它的作用仅是用来标识这一个信息，但是它的大小并不是精确定义的。

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  官方文档中对boolean也没有给出明确的大小定义，但是在JAVA虚拟机书籍中又说明了boolean是占用4个字节的，由此我们也能得出一个结论：boolean占用的存储空间实际上取决于JAVA虚拟机的具体实现来决定，1个还是4个字节都是存在可能性的，背后的逻辑其实是对执行效率和存储空间的一个取舍。

整数类型

byte、short、int、long都被归纳到整数类型中，它们的主要区别是能够描述的数值范围不一样，这样区分的目的主要是为了节省存储空间，因为表示的范围越大，需要占用内存的空间就越多，将整数类型划分为多种，可以让我们在编程的时候根据具体情况节省存储空间，表示范围从小到大依次为：byte < short < int < long。

如果定义的数值超越了具体数据类型的可以容纳值的范围(如用byte类型接收它范围之外的int类型的值)，则会出现溢出，得到的结果是一个莫名其妙的值，这个因为涉及到的知识比较深，在有了一定基础后再继续进行讲解。

byte类型

  byte类型属于整数类型的一种，它的特点是来表示取值范围较小(-128 到127)，就好像我们生活中的单车，一般只能承载1到2个人乘坐。

  使用举例：

• 定义年龄为12岁：byte age = 12;

  占用大小：1byte，8位

short类型

  它也属于整数类型中的一员，不过它能够表示的范围比byte类型更大(-2^15^ ~ 2^15^-1)，使用生活例子类比，它就像生活中的面包车，能够承载10到15人左右乘坐。

  使用举例：

• 变量定义：short mobilePhone = 10086
• 可以转换成byte类型：short age = 100; byte byteAge = (byte)age;

  占用大小：2byte,16位

int类型

它是整数类型中最常用到的数据类型，能够代表的取值范围为：-2^31^ ~ 2^31^-1，使用生活的例子来类比，它就像运货物的货车，能够承载50到100人左右。

  使用举例：

• 变量定义：int money = 1000
• 可以转换成byte、short类型，但是必须是在这两种类型的取值范围内，否则会出现溢出的情况。

  占用大小：4 byte, 32位

long类型

  它是整数类型中能代表取值范围最大的数据类型，取值范围为： -2^63^ ~ 2^63^-1，用生活的例子来类比，它就像我们常坐的动车、高铁，能够承载100人以上。

特点：在定义一个数值为long类型时，需要在这个数值后面添加字母l或者L来标识，建议是使用大写字母L标识，因为小写字母l会很容易和数值1混淆。

  使用举例：

• 常量定义：long testLong = 1000L;
• 可以转换成byte、short、int类型，但是必须是在这些类型的取值范围内，否则会出现溢出的情况。

  占用大小：8 byte, 64位

字符类型

char类型

它表示使用单引号括起来的Unicode表中的任意一个字符，没有负数的char，取值范围为：0 ~ 65535。 char类型的变量在内存中实际上存储的是字符对应的Unicode排序位置**，如定义字符char demo = ‘a’，实际上demo在内存中存储的值是97(97是字符a在Unicode编码中的排序位置)。

  如果想得到一个字符对应的Unicode排序位置，可以使用int类型显示转换，即使用int类型接收char字符类型的值，如：int p = 'a'(此时p得到的值就是97)。

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  使用举例：

• 变量定义：char home = '家'

  占用大小：2 byte, 16位

  Unicode编码表如下：

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浮点类型

浮点类型代表的就是实数(即有理数和无理数的总称，更直地的说就是有限小数和无限小数的集合)，在JAVA中区分为float类型和double类型。

float类型

float类型变量，在内存中需要占用4个字节，共32位(bit)，它能够表示的数值范围是：-3.402 823*10^38^ ~ 3.402 823*10^38^，在存储float类型变量时保留8位有效数字(有效数字是指从左边第一个不为零的数起到最后不为零的数止)，但是实际的精度取决于具体的数值，定义时需要使用字母f或者F标识。

  使用举例：

• 变量定义：float money = 3.14f;

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double类型

在内存中占用8个字节共64位，它能够表示的取值范围为：-1.7977*10^308^ ~ 1.7977*10^308^，在存储double类型数据的时候最大能够保留16位有效数值，实际的精度要取决于具体的数值。 在JAVA中，默认小数类型就是double，一般也使用d或者D来表示它是double类型。

  使用举例：

• 变量定义：double money = 3.14或者double = 123.5D;

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各大类型总结

基础数据类型转换

  通过上文可以了解到，表达同一种含义的可以用多种类型表示(如整数类型有:byte、short、int、long)，区别在于它们占用的空间以及可以表示的范围不一样。在JAVA中，一种数据类型变成另外一种数据类型被称之为转换，转换过程中也会涉及到数据转换。

  常见的基础数据类型精度由低到高可以排序为：byte、short、char、int、long、float、double。当我们将低精度的数据类型赋值给高精度的数据类型时，系统会自动完成数据类型的转换(类比思想：将小容量的物体存放到大容量的容器中，当然是没有问题的)，如：

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  但如果需要将高精度的类型转换成低精度的类型，那么就会出现精度的丢失，所以必须显示指定类型转换，格式如下：(需要转换的类型)要转换的值

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小结

  本篇文章通过类比的方式介绍了JAVA中自带的8大基础数据类型的特点和使用场景，这8大基础类型将伴随着我们整个编程生涯，因此，了解和记住它们的特点对今后的编程也至关重要。下一篇我们将介绍如何通过这8大基础数据类型进行相应的算术运算，设计实现一个简单的计算器案例。