Java的变量和类型详解

鲜于言悠

发布于 2024-05-24 11:06:25

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发布于 2024-05-24 11:06:25

文章被收录于专栏：c/c++的学习笔记

前言

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变量指的是程序运行时可变的量. 相当于开辟一块内存空间来保存一些数据.

类型则是对变量的种类进行了划分, 不同的类型的变量具有不同的特性.

我们所讨论的 “变量” 主要和我们的 “内存” 这样的硬件设备密切相关

一、整型变量

基本语法

int 变量名 = 初始值;

代码示例

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

注意事项

int 表示变量的类型是一个整型
变量名是变量的标识. 后续都是通过这个名字来使用变量
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.
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.
最后不要忘记分号, 否则会编译失败.
// 表示注释. 注释作为代码的解释说明部分, 不参与编译运行.
在 Java 中, 一个 int 变量占 4 个字节. 和操作系统没有直接关系

什么是字节

字节是计算机存储和传输数据的基本单位，通常用来表示一个字符的大小。一个字节等于8个二进制位，可以容纳256个不同的值（2^8=256）。在计算机中，每个字符都对应一个特定的数字编码，比如ASCII码，一个字节可以表示一个ASCII字符。除了表示字符，字节也可以表示其他数据，比如整数、浮点数和图像等。

4 个字节表示的数据范围是 -231 -> 231-1 , 也就大概是 -21亿到 +21亿.

使用以下代码查看 Java 中的整型数据范围

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);

21亿这样的数字对于当前的大数据时代来说, 是很容易超出的.

针对这种情况, 我们就需要使用更大范围的数据类型来表示了.

Java 中提供了 long 类型.

二、长整型变量

基本语法

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

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
初始化设定的值为 10L , 表示一个长整型的数字. 10l 也可以.
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.
Java 中 long 类型占 8 个字节. 表示的数据范围 -263-> 263-1

使用以下代码查看 Java 中的长整型数据范围

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

这个数据范围远超过 int 的表示范围. 足够绝大部分的工程场景使用.

三、双精度浮点型变量

基本语法

double 变量名 = 初始值;

代码示例

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

注意事项

示例一

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        int b = 2;
        System.out.println(a / b);

    }
    }

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

public static void main(String[] args) {
    double a = 1.0;
    double b = 2.0;
    System.out.println(a / b);

}

示例二

public static void main(String[] args) {
    double num = 1.1;
    System.out.println(num * num);
}

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.

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.

四、单精度浮点型变量

基本语法

float 变量名 = 初始值;

代码示例

public static void main(String[] args) {
    float num = 1.0f; 
    System.out.println(num);
}

注意事项

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.

五、字符类型变量

基本语法

char 变量名 = 初始值;

代码示例

char ch = 'A';

注意事项

Java 中使用单引号 + 单个字母的形式表示字符字面值.
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.

Unicode

Unicode是一种计算行业标准，用于一致地编码、表示和处理世界上大多数书写系统中表达的文本。它被创建出来以替代之前不一致和不兼容的字符编码系统，这些系统包括ASCII以及用于表示不同书写系统字符的各种其他系统。Unicode允许计算机准确表示和处理不同脚本和语言的文本，从而可以在单个计算机系统中显示和处理来自世界各地的文本。

通过Unicode，我们可以轻松地实现跨语言通信、国际化软件开发以及全球范围内的信息共享。无论是在互联网上浏览网页、发送电子邮件，还是在各种应用程序中输入和显示文本，Unicode都发挥着至关重要的作用。它极大地简化了多语言环境的处理，使得全球范围内的信息交流变得更加便捷和高效。

使用一个字符表示一个汉字

在idea编译器中，不需要做过多的东西，编译器会自动识别

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

但是在其他编译器执行 javac 的时候可能出现以下错误

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

关于字符编码方式可以看这篇文章

六、字节类型变量

基本语法

byte 变量名 = 初始值;

代码示例

public static void main(String[] args) {
    byte value = 0;
    System.out.println(value);
}

注意事项

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 )
字节类型和字符类型互不相干.

七、短整型变量

基本语法

short 变量名 = 初始值;

代码示例

public static void main(String[] args) {
    short value = 0;
    System.out.println(value);
}

注意事项

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

八、布尔类型变量

基本语法

boolean 变量名 = 初始值;

代码示例

public static void main(String[] args) {
    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 1 表示 true, 0 表示 false 这样的用法.
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.

public static void main(String[] args) {
    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

九、字符串类型变量

把一些字符放到一起就构成了字符串

基本语法

String 变量名 = "初始值";

代码示例

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

注意事项

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

public static void main(String[] args) {
    // 创建一个字符串 My name is "张三"
    String name = "My name is \"张三\""; ;
}

转义字符有很多, 其中几个比较常见的如下

转义字符	解释
\n	换行
\t	水平制表符
\'	单引号
\"	双引号
\\	反斜杠

字符串的 + 操作

字符串与字符串拼接

字符串的 + 操作, 表示字符串拼接

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

字符串和整数进行拼接

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

以上代码说明, 当一个 + 表达式中存在字符串的时候, 都是执行字符串拼接行为.

因此我们可以很方便的使用 System.out.println 同时打印多个字符串或数字

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

十、拓展

变量的作用域

也就是该变量能生效的范围, 一般是变量定义所在的代码块 (大括号)

class Test { 
 public static void main(String[] args) { 
 { 
 int x = 10; 
 System.out.println(x); // 编译通过; 
 } 
 System.out.println(x); // 编译失败, 找不到变量 x. 
 } 
}

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.
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.

软性指标

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

int maxValue = 100; 
String studentName = "张三";

常量

上面讨论的都是各种规则的变量, 每种类型的变量也对应着一种相同类型的常量.

常量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

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

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

类型转换

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.

先看以下几个代码场景:

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.

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.

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.

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

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.
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.

总结

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.
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.
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

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.

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

总结

不同类型的数据混合运算, 范围小的会提升成范围大的.
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 之间的相互转换

int 转成 String

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

valueOf

在Java中，String.valueOf()是一个静态方法，用于将其他数据类型转换为字符串。

它有多个重载方法，可以接受不同类型的参数。

String.valueOf(boolean b) 这个方法将一个boolean类型的值转换为字符串。如果参数为true，则返回字符串"true"；如果参数为false，则返回字符串"false"。
String.valueOf(char c) 这个方法将一个字符类型的值转换为字符串。它返回一个包含参数字符的字符串。
String.valueOf(char[] data) 这个方法将一个字符数组转换为字符串。它返回一个包含数组中所有字符的字符串。
String.valueOf(double d) 这个方法将一个双精度浮点数类型的值转换为字符串。它返回一个表示参数值的字符串。
String.valueOf(float f) 这个方法将一个单精度浮点数类型的值转换为字符串。它返回一个表示参数值的字符串。
String.valueOf(int i) 这个方法将一个整数类型的值转换为字符串。它返回一个表示参数值的字符串。
String.valueOf(long l) 这个方法将一个长整型类型的值转换为字符串。它返回一个表示参数值的字符串。
String.valueOf(Object obj) 这个方法将一个对象转换为字符串。它默认调用对象的toString()方法来获取字符串表示。

无论传入什么类型的参数，String.valueOf()方法都会返回一个对应的字符串表示。如果参数为null，则返回字符串"null"。这个方法常用于字符串拼接和输出。例如：

int num = 10;
String str = String.valueOf(num); // 将整数转换为字符串
System.out.println(str); // 输出"10"

float floatNum = 3.14f;
String floatStr = String.valueOf(floatNum); // 将浮点数转换为字符串
System.out.println(floatStr); // 输出"3.14"

char[] charArray = {'a', 'b', 'c'};
String charStr = String.valueOf(charArray); // 将字符数组转换为字符串
System.out.println(charStr); // 输出"abc"

总的来说，String.valueOf()方法是一个方便的工具方法，可以将不同类型的数据转换为字符串。它简化了字符串转换的过程，提高了代码的可读性和可维护性。

String 转成 int

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

parseInt

Java中的String类有一个静态方法parseInt(String s)，用于将字符串转换为整数。它的作用是将一个表示整数的字符串转换为整型值。

parseInt方法的详细解释如下：

参数：String s，表示要转换的字符串。
返回值：int，表示转换后的整数值。
异常：如果字符串不能解析为整数，将抛出NumberFormatException异常。
注意事项：
- 字符串必须符合整数的格式，即不能包含非数字字符，除非是符号位（正号或负号）。
- 字符串中的符号位只能出现在首位，不能出现在其他位置。
- 字符串的长度不能超过整数类型的表示范围。如果超过了范围，将抛出NumberFormatException异常。

下面是一些示例代码，展示了parseInt方法的用法：

String str1 = "123";
int num1 = Integer.parseInt(str1); // 将字符串"123"转换为整数123

String str2 = "-456";
int num2 = Integer.parseInt(str2); // 将字符串"-456"转换为整数-456

String str3 = "1.23"; // 字符串不能包含小数点
int num3 = Integer.parseInt(str3); // 抛出NumberFormatException异常

String str4 = "99999999999999"; // 字符串超过整数类型的表示范围
int num4 = Integer.parseInt(str4); // 抛出NumberFormatException异常

需要注意的是，在使用parseInt方法时，要注意异常处理，即捕获NumberFormatException异常，以防止程序在解析非法字符串时发生崩溃。

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原始发表：2024-05-22，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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