6. Java 中的基本數據類型 【連載 6】

數據類型定義了變量可以採用的值，例如，定義變量爲 int 類型，則只能取整數值。

在 Java 中有兩類數據類型：

1）原始數據類型

2）非原始數據類型 - 數組和字符串是非原始數據類型，將在以後的教程中討論它們。

這次我們將討論Java中的原始數據類型和字符。

Java 變量必須先指定它的數據類型（變量聲明），然後才能使用。

int num;

像這種變量數據類型在編譯時已知，則這種語言稱爲靜態類型的。

1. 基本數據類型

在Java中，我們有八種基本數據類型：

1）boolean：布爾類型

2）char：字符類型

3）byte：字節類型

4）short：短類型

5）int：整數類型

6）long：長類型

7）float：浮點類型

8）double：雙精度類型

byte、 short 、int、 long 類型用於存儲整數類型數據。

float 和 double 用於存儲分數或者小數類型數據，也可用於存儲整數值。

char用於存儲字符(字母)類型數據。

boolean類型存儲 true和 false,用於邏輯判斷。

3. 常用到的數據類型

1）用於存儲數值常用到的數據類型有：int、long、double， int類型佔用內存空間較小，程序運行速度快，double類型佔用內存空間較大，程序運行速度相對慢。

2）用於存儲文本的常用數據類型：String（非原始數據類型）和char

3）用於決策的 boolean數據類型比較常用：

1.1 byte 數據類型

可以保存在-128到127之間的整數。主要用於節省內存。

默認大小：1個字節

class ByteExample {
    public static void main(String[] args) {
        byte num;
        System.out.println("存儲最大值：" + Byte.MAX_VALUE);
        System.out.println("存儲最小值：" + Byte.MIN_VALUE);
        System.out.println("默認存儲字節：" + Byte.BYTES);
        num = 113;
        System.out.println(num);
        //num = 160;//編譯會拋出錯誤：不兼容的類型: 從int轉換到byte可能會有損失num = 160;
    }
}

輸出：

存儲最大值：127
存儲最小值：-128
默認存儲字節：1
113

如果 num 的值超出範圍會在編譯時候拋出錯誤：不兼容的類型: 從int轉換到byte可能會有損失

1.2. short 類型數據

它的存儲數值範圍是 -32,768 到 32767。

數據類型默認大小：2個字節。

class ShortExample {
    public static void main(String[] args) {
        short num;
        System.out.println("存儲最大值：" + Short.MAX_VALUE);
        System.out.println("存儲最小值：" + Short.MIN_VALUE);
        System.out.println("默認存儲字節：" + Short.BYTES);
        num = 150;
        System.out.println(num);
    }
}

輸出：

存儲最大值：32767
存儲最小值：-32768
默認存儲字節：2
150

1.3. int 數據類型

存儲數值範圍：-2147483648 到 2147483647

默認大小：4 字節

class IntExample {
    public static void main(String[] args) {
        int num;
        System.out.println("存儲最大值：" + Integer.MAX_VALUE);
        System.out.println("存儲最小值：" + Integer.MIN_VALUE);
        System.out.println("默認存儲字節：" + Integer.BYTES);
        num = 1500;
        System.out.println(num);
        num = -1500;
        System.out.println(num);
    }
}

輸出：

存儲最大值：2147483647
存儲最小值：-2147483648
默認存儲字節：4
1500
-1500

1.4. long 數據類型

數值存儲範圍：-9223372036854775808 到 9223372036854775807

默認大小：8 字節

class LongExample {
    public static void main(String[] args) {
        long num;
        System.out.println("存儲最大值：" + Long.MAX_VALUE);
        System.out.println("存儲最小值：" + Long.MIN_VALUE);
        System.out.println("默認存儲字節：" + Long.BYTES);
        num = 150000000000L;
        System.out.println(num);
        num = -150000000000L;
        System.out.println(num);
    }
}

注意：long類型變量賦值時，數值後面要加上字母L或者小寫l

輸出：

存儲最大值：9223372036854775807
存儲最小值：-9223372036854775808
默認存儲字節：8
150000000000
-150000000000

總結：

從 byte到 long 類型變量存儲範圍越來越大，存儲空間（字節數）越來越大，程序運行速度越來越小。所以編碼過程中根據數值大小選擇合適數據類型變量，可以優化程序運行速度。

1.5. double 數據類型

足夠保存15位十進制數字

默認大小：8 字節

class DoubleExample {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("存儲最大值：" + Double.MAX_VALUE);
        System.out.println("存儲最小值：" + Double.MIN_VALUE);
        System.out.println("默認存儲字節" + Double.BYTES);
        double num = -42937737.9d;
    }
}

注意：double 類型變量賦值時，數值後面要加上字母D或者小寫d

輸出：

存儲最大值：1.7976931348623157E308
存儲最小值：4.9E-324
默認存儲字節8
-4.29377379E7

1.6 float 數據類型

足夠保存6至7位十進制數字

默認大小：4 字節

class DoubleExample {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("存儲最大值：" + Double.MAX_VALUE);
        System.out.println("存儲最小值：" + Double.MIN_VALUE);
        System.out.println("默認存儲字節" + Double.BYTES);
        double num = -42937737.9d;
    }
}

注意：float 類型變量賦值時，數值後面要加上字母F或者小寫f

輸出：

存儲最大值：3.4028235E38
存儲最小值：1.4E-45
默認存儲字節4
-18.9

1.7. boolean 數據類型

只存儲 true 和 false

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

輸出：

true
false

1.8. char 數據類型

只存儲一個字符

默認存儲大小：2 個字節

class CharExample {
    public static void main(String[] args) {
        char ch = 'z';
        System.out.println("默認存儲字節：" + Character.BYTES);
        System.out.println(ch);
        ch = '1';
        System.out.println(ch);
        //ch = '10';//編譯不過，因爲char 類型只能存儲一個字符
    }
}

輸出：

默認存儲字節：2
z
1

2. 整數的不同進制

byte、short、int和long都可以用十進制、二進制、八進制以及十六進制的方式來表示。當使用常量字面量時，前綴0b表示二進制，0表示八進制，而前綴0x代表十六進制。比如：

int decimal = 174;
int binary = 0b10101110;
int octal = 0256;
int hexa =  0xAE;

爲什麼174用二進制表示就是10101110呢？

174是由個位數的4、十位數的7和百位數的1構成：

如果使用二進制，則可以表達爲：

上面圖片中所有紅色的數字就構成了二進制表示10101110。

哪如何將一個十進制數轉換爲二進制數呢？

將十進制數不斷除以2，直到等於0，每次除法產生的餘數從後往前合併在一起就是對應的二進制表示：

對於八進制和十六進制，原理是類似的。

3. 類型轉換

一個浮點數字面量默認是double類型，如果要定義float類型則要在字面量最後添加f或者F：

double a = 1.23;
float b = 1.23F;
float c = 1.23; // 編譯錯誤

以上代碼中，第三行代碼將出現編譯錯誤，因爲1.23這個字面量是double類型的，不能將其賦值給float類型。

一個整數字面量默認是int類型，如果要定義長整形(long)則要在字面量最後添加l或者L。但是

int a = 100;
long b = 100000L;
long c = 100000;

第三行代碼long c = 100000;不會有編譯錯誤，雖然字面量100000是int類型的，但是當int類型賦值給long類型時，可以自動轉換爲long類型。

佔用內存空間小的類型可以自動轉換爲佔用空間大的類型，反之則不成立。你把一個變量的想象成一個箱子，更小的箱子裏的東西可以放入到更大的箱子中，將更大的箱子裏的東西放到更小的箱子則可能裝不下。比如：

• b = a;是合法的賦值
• a = b;則是非法的賦值，會有編譯錯誤，這其實也是代碼float c = 1.23;會發生編譯錯誤的原因

如果一定要將b的值(long類型)賦值給a，則要進行強制轉換：

a = (int)b;

b變量前的(int)表示將b的值強制轉換爲int類型。注意強制類型轉換時，可能導致數據錯誤，比如b的值超過了int類型的表示範圍，此時就會進行數據截斷（丟掉箱子裝不下的東西），我們應該儘量避免這種情況。

基本類型之間的自動轉換關係如下：

4. 包裝類

以上8種基本類型都不是類，Java提供了對應的類，稱之爲包裝類。包裝類可以認爲是將基本類型轉換成的一個引用類型。

基本類型	包裝類
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
boolean	Boolean
char	Character

每種基本類型所佔用的內存空間大小，最大值和最小值，可以通過其包裝類來訪問。比如爲了我們可以這樣訪問int類型的相關信息：

 System.out.println("int類型的二進制位數：" + Integer.SIZE);  
 System.out.println("int類型的最小值：Integer.MIN_VALUE=" + Integer.MIN_VALUE);  
 System.out.println("int類型的最大值：Integer.MAX_VALUE=" + Integer.MAX_VALUE); 

注意，將一個整數和字符串通過+號拼接起來，整數可以自動轉換爲字符串。

以Integer和int爲例，我們可以將兩者進行轉換，例如：

Integer in = new Integer(100); // 將int轉換爲包裝類
int m = in.intValue(); // 獲取Integer的int值
String s = “123”;
int n = Integer.parseInt(s); // 將字符串轉換爲整數
String s2 = Integer.toString(n); // 將整數轉換爲字符串

其它數據類型的操作是類似的，不再一一贅述。

Integer in = new Integer(100);將int轉換爲包裝類，本質就是通過new創建包裝類Integer，調用Integer的構造函數並將100這個int類型的數作爲參數傳給構造函數。關於構造函數的細節在後續教程中講解。

5. 數組

數組（Array）是程序設計語言中必不可少的一種結構，它用來描述一系列相同類型的數據。一個數組一旦創建後，它的長度是固定的。

下面的代碼，定義了一個長度爲10的數組，數據的下標編號從0開始，9是最後一個元素。下面是一個Java語言數組的例子：

int[] anArray;
anArray = new int[10];//初始化一個長度爲10的整形數組

anArray[0] = 100;//初始化第一個變量
anArray[1] = 200;
anArray[2] = 300;
anArray[3] = 400;
anArray[4] = 500;
anArray[5] = 600;
anArray[6] = 700;
anArray[7] = 800;
anArray[8] = 900;
anArray[9] = 1000;

數組下標和元素的關係如下所示：

這樣初始化數組比較麻煩，下面是另外一種更加便捷的方式：

int[] anArray = { 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000};

這樣會自動創建一個長度爲10的int數組。我們通過anArray.length可以得到數組的長度。

6. String 類型數據

一個字符串就是一個字符序列，字符串被廣泛應用於 Java 編程。Java語言將字符串作爲String類型的對象進行處理。

String並不是基本的數據類型，是一個類。最常用的創建字符串對象的方法如下：

String str = "abc";

字符串可以通過+和+=操作符進行拼接，比如：

String str1 = "abc";    
String str2 = str1 + "def";
str1 += "def";

最後str1和str2所指向的字符串內容爲"abcdef"。

字符串和基本數據類型也能通過+進行拼接操作，比如：

int a = 100;
String str = "a=" + a;

str字符串的內容爲"a=100"。即基本類型和字符串類型相加時，基本類型會自動轉換爲其字符串表示，在這個例子中相當於：

String str = "a=" + "100";

回顧包裝類這一小節的代碼：

System.out.println("int類型的最大值：Integer.MAX_VALUE=" + Integer.MAX_VALUE); 

就是將字符串和數據類型的拼接。

String類的實例是一個不可變的對象，意味着對String的操作都會產生一個新的String對象。

例如，String有一個substring()方法

String str = "123456";
str.substring(3); // 從下標3（注意下標從0開始）開始截取一個子字符串
System.out.println(str); // str本身不可變，所以打印出來依然是123456
String str2 = str.substring(3); // 將產生的新對象賦值給一個新的引用變量
System.out.println(str2); // str2的內容爲456

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