如何描述屬性

什麼是屬性？

前面我們說過，屬性描述一個對象“什麼樣子”。當我們描述一個人或物的“樣子”時，往往會說明其可測量的一些特徵，例如一個人有多高、多重，一輛車有多長、什麼顏色等等。
因此，當我們設計一個類時，可以先用我們人類的語言描述一下這個類，然後把描述特徵的名詞和形容詞部分提取出來，進一步提煉就是屬性。
例如，我們描述一個學生：他的姓名是張三，性別是男，身高是1.75米，體重是79千克，學號是20005，Java課成績是88分……
如果我們把這些特徵做成一個表格，就是：

A	B
姓名	張三
性別	男
身高	1.75米
體重	79千克
學號	20005
Java課成績	88

當我們把這些描述寫成表格形式時，什麼是屬性就更加清晰了：A列就是屬性，B列就是對應的值。那麼我們需要將A列中的內容設計到類中。

可能有些朋友會發現，姓名、身高等都是名詞，前面我還提到了形容詞，什麼時候會用到形容詞呢？比如我們需要篩選“高個子”的人，那麼就可以爲其設計一個“是否高個”的屬性——這個“高”不就是個形容詞嗎？所以形容詞也可以是一種屬性。
但需要注意的是，只選擇必要的屬性即可，無需設計用不到的屬性。

變量和常量

變量

所有的屬性都是通過變量的形式表現的。變量，顧名思義，就是一個可以變化的量。
在定義變量時，計算機會爲這個量分配一個內存空間，這個變量的值就保存在這個內存空間中。爲了便於引用這個內存空間，我們會給這個變量起個名字，就是變量名，計算機會自動把變量名和這個內存空間關聯起來，這樣我們就可以通過變量名來使用這塊內存空間中的值了。例如我們定義了一個變量，名爲name，對應的內存空間中保存了值10，當我們把name增大10時，實際上是將其對應的內存空間中的值增大了10，也就是變成了20。
我們在Java中定義變量時，會使用以下形式：

數據類型名  變量名;
變量名=變量值;

數據類型，我們在後面會講到，現在我們需要知道的是：我們必須在程序中指明某個變量（對應的值）的類型是什麼，這樣計算機才能正確處理它們。
數據類型名 變量名;，這一部分，一般稱之爲聲明變量，也就是告訴計算機，我們需要一個變量，並通過特定的名稱來引用它，但還沒有在其中存放具體數據，或者說，此時變量中還沒有明確的值。變量名=變量值;，這一部分，一般稱之爲賦值或者初始化，變量不經過初始化就沒有確定的值，也就不能被使用。
所以，定義一個變量，需要先聲明，再初始化，然後才能使用。在使用過程中，我們使用變量名引用它，並可以修改其中的值。

爲了方便起見，有時我們可以把聲明和初始化放到一起來：

數據類型名  變量名=變量值;

常量

在漢語中，與“變”對應的，就是“常”，也就是不變的意思。有變量，自然就有常量。從名字上可以看出來，常量就是保持一個值不會變化的量。常量的定義方法是：

final 數據類型名  變量名=變量值;

和定義變量很像，只是前面多了一個final關鍵字。需要注意的是，常量只能賦值一次。

此外，我們寫在程序中的一些具體值，例如500，34.95，'X'等，其值也無法改變，我們一般稱之爲字面常量。

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數據類型

數據類型，對應的是計算機中該類數據的保存、修改或計算等操作的集合。在計算機中，不同類型的數據，例如整數、小數或者字符，在計算機中表示的方法不同，修改或者計算的方法也不同，所以Java爲每一種數據都定義了一個數據類型，以便計算機操作它們。在這裏，我們不深入探討每種數據類型在計算機中的具體實現，有興趣的朋友，可以自行查找資料瞭解。我們只需要記住，不同的數據類型，在計算機中的保存和使用方法都不相同。因此，我們必須在編程時明確指定變量的數據類型。
在Java中數據類型分爲基本數據類型和引用數據類型。基本數據類型不可分解，而且可以被計算機硬件直接計算；引用數據類型是由多個基本數據類型或引用數據類型組合而成，在一些書籍和文章中也稱爲“複合類型”或者“複雜類型”。我們之前講過的“類”，就是一種引用數據類型。在本文中，我們主要介紹基本數據類型和一種比較常用的字符串類型，以及一種比較簡單的引用數據類型：數組。

基本數據類型

Java中定義了四大類基本數據類型（及其子類型）：

• 整數類型：byte，short，int，long
• 浮點數類型：float，double
• 字符類型：char
• 布爾類型：boolean

整型

用於處理整數的類型就是整數類型，簡稱整型。Java中所有的整型都是帶有符號的（區分正負值），爲了適應不同的場合，Java中定義了四種整型：

名稱	關鍵字	佔用內存空間	表示數據範圍
字節型	byte	1字節	-128 ~ 127
短整型	short	2字節	-32768 ~ 32767
整型	int	4字節	-2147483648 ~ 2147483647
長整型	long	8字節	-9223372036854775808 ~ 9223372036854775807

我們必須根據應用場景，選擇合適的類型。例如我們要記錄一個學生的年齡，可以考慮使用字節型，因爲一般人的壽命都在127歲以內，所以使用一個字節的內存空間（字節型數據）就可以保存年齡了。那如果使用其它類型會怎麼樣？另外三種數據類型的表示範圍都比字節型大，所以功能上不會有任何問題。但在資源佔用方面，就會出現浪費：如果使用整型變量保存年齡，每增加一個人，僅年齡一項，就會浪費3個字節的存儲空間，那如果系統中保存了一百萬人的數據呢？如果更多呢？如果考慮到其它代碼也存在類似空間浪費問題呢？
所以，正確選擇數據類型，可以在保證滿足軟件功能的前提下，降低硬件資源的浪費，可以有效提高計算機整機工作效率。
但是，如果選擇了錯誤的數據類型，就會出現一些不可思議的問題。
我們現在已經見識到了四種整數類型的關鍵字了（byte，short，int，long），該怎麼使用它們呢？還記得怎麼定義變量嗎？
對，是數據類型名 變量名=變量值;，在編程過程中，我們就可以根據需要，把數據類型名用具體的數據類型的關鍵字替代了。例如，我們需要定一個整型變量，值爲1000，就可以寫成int i=1000;，這裏變量名爲i。如果需要定義一個短整型數據，就可以：short s=400;。
需要注意的是：

1. 給變量的值不能超過變量數據類型所能表示的範圍，否則會出錯。例如，爲一個字節型變量賦值200，就是錯誤的，因爲byte類型最大隻能表示127；
2. Java中的整數默認爲是int類型，所以對於超過int所能表示範圍的整數，都需要在數值最後加上字母L。大小寫均可，但最好使用大寫，因爲小寫l在很多字體中，和數字1很相似。例如：long l=123456789876L。

此外，我們還可以使用不同的前綴表示不同的進制：

• 沒有任何前綴，表示十進制數據，如2345；
• 前綴爲0b，表示二進制數據，如0b010101；
• 前綴爲0，表示八進制數據，如043；
• 前綴爲0x，表示十六進制數據，如0x12abc。

實型

實型就是實數類型，也叫作浮點型，用於表示有小數的數據，有單精度實型float（佔用4字節內存）和雙精度實型double（佔用8字節內存）兩種。字面常量中的實數默認爲雙精度實型，所以單精度實數後面需要加上後綴F或f，例如5.6F。
其中float類型的表示範圍是-3.40E+38 ~ +3.40E+38，最精確可以表示到3.40E-38這個級別，double類型的表示範圍是-1.79E+308 ~ +1.79E+308，最精確可以表示到1.79E-308。（均爲科學計數法，3.40E38表示3.40*10的38次方）。
雖然實型可以表示小數，但這不意味着實型數據就是精確的。float類型的有效數字爲7~8位，double類型的有效數字爲16~17位。所以，低精度數據可以使用實型，高精度數據必須用其他方法來表示。

字符型

在計算機中只能使用二進制數據，或者能夠轉化爲二進制形式的數據。字符不能夠直接轉換爲二進制，所以科學家們爲計算機設計了一種方法：將字符和二進制編號一一對應，這樣，當計算機處理字符時，就是在處理對應的二進制編號。因此，在特定情況下，字符型數據可以像整數一樣進行運算。
在Java中，字符型char採用Unicode編碼方案，默認佔用兩個字節的存儲空間。
在程序中，字符數據要加上單引號。我們定義字符型變量時，可以寫成char c='A';。
我們只需要在單個字符外面加上單引號，它就是Java中的字符數據了。但有個問題：特殊字符怎麼表示？例如回車、製表符等，可以用鍵盤打出，也很常用，該怎麼表示呢？在Java中使用轉義字符來表示這些特殊字符。
轉義字符由\開頭，後面跟着一個或多個字符，但仍被計算機識別爲一個字符。
常見的轉義字符包括：

• \" 表示字符"
• \' 表示字符'
• \\ 表示字符\
• \n 表示換行符
• \r 表示回車符
• \t 表示Tab
• \u#### 表示一個Unicode編碼的字符，####爲十六進制的Unicode字符編號

需要注意的是，如果不考慮編碼方案，單看字符型數據，其實就是16位二進制數據，因此字符型數據可以轉換爲整數。在後面我們會進一步學習這個特性。

布爾型

布爾型boolean，也叫作邏輯型，佔1位存儲空間（是一位，1bit，不是一字節）。它也只有兩個值：true和false，即真和假。定義布爾類型變量：boolean b=true;
一般在進行條件判斷時使用布爾類型數據，例如4>5，判斷結果就是false；80>50，判斷結果則是true。

下面，我們來編寫一個關於基本數據類型的程序：

public class DataType {
    public static void main(String[] args) {
        byte b=127;//定義字節型變量b，值爲127
        short s=300;//定義短整型變量s，值爲300
        int i=2000;//定義整型變量i，值爲2000
        long l=123456789876L;//定義長整型變量l，值爲123456789876L
        //輸出各個類型的變量值
        System.out.println("字節型數據："+b);
        System.out.println("短整型數據："+s);
        System.out.println("整型數據："+i);
        System.out.println("長整型數據："+l);
        //實數類型
        float f=3.14F;
        double d=234.897;
        System.out.println("單精度實數f="+f);
        System.out.println("雙精度實數d="+d);
        //字符型
        char c='t';
        System.out.println("字符型數據c="+c);
        //轉義字符
        System.out.println(i+"\t"+b+'\n'+d+'\t'+s);
        //布爾類型數據
        boolean x=true;
        System.out.println("布爾類型數據x="+x);
    }
}

數據類型的表示範圍

數據類型的表示範圍非常重要，要正確選擇數據類型，就必須知道每種類型的表示範圍。但我們無需強記下來，這些量已經內置到了Java平臺中了。請大家編寫並運行以下程序：

public class Range{
    public static void main(String[] args) {
        // byte類型
        System.out.println("基本類型：byte 佔用內存：" + Byte.SIZE+"bit");
        System.out.println("最小值：Byte.MIN_VALUE=" + Byte.MIN_VALUE);
        System.out.println("最大值：Byte.MAX_VALUE=" + Byte.MAX_VALUE);
        System.out.println();

        // short類型
        System.out.println("基本類型：short 佔用內存：" + Short.SIZE+"bit");
        System.out.println("最小值：Short.MIN_VALUE=" + Short.MIN_VALUE);
        System.out.println("最大值：Short.MAX_VALUE=" + Short.MAX_VALUE);
        System.out.println();

        // int類型
        System.out.println("基本類型：int 佔用內存：" + Integer.SIZE+"bit");
        System.out.println("最小值：Integer.MIN_VALUE=" + Integer.MIN_VALUE);
        System.out.println("最大值：Integer.MAX_VALUE=" + Integer.MAX_VALUE);
        System.out.println();

        // long類型
        System.out.println("基本類型：long 佔用內存：" + Long.SIZE+"bit");
        System.out.println("最小值：Long.MIN_VALUE=" + Long.MIN_VALUE);
        System.out.println("最大值：Long.MAX_VALUE=" + Long.MAX_VALUE);
        System.out.println();

        // float類型
        System.out.println("基本類型：float 佔用內存：" + Float.SIZE+"bit");
        System.out.println("最小值：Float.MIN_VALUE=" + Float.MIN_VALUE);
        System.out.println("最大值：Float.MAX_VALUE=" + Float.MAX_VALUE);
        System.out.println();

        // double類型
        System.out.println("基本類型：double 佔用內存：" + Double.SIZE+"bit");
        System.out.println("最小值：Double.MIN_VALUE=" + Double.MIN_VALUE);
        System.out.println("最大值：Double.MAX_VALUE=" + Double.MAX_VALUE);
        System.out.println();

        // char類型
        System.out.println("基本類型：char 佔用內存：" + Character.SIZE+"bit");
        // 以數值形式而不是字符形式輸出Character.MIN_VALUE
        System.out.println("最小值：Character.MIN_VALUE=" + (int) Character.MIN_VALUE);
        // 以數值形式而不是字符形式輸出Character.MAX_VALUE
        System.out.println("最大值：Character.MAX_VALUE=" + (int) Character.MAX_VALUE);
    }
}

在這裏，我們使用了包裝類來查看每種類型所能表示的最大值和最小值。關於包裝類，我們會在後面學到。
這裏，整型的最小值都是負值，而實型的最小值都是正數。這是由於實型的最小值指的是該類型能表示的最小的非零數值，我們可以理解爲精確度。

字符串

字符串（String）是一個或多個字符的組合，這些字符要用雙引號括起來，在Java中有專門的類來處理字符串，即String類，也就是一種引用數據類型。由於字符串類型非常常見，因此我們提前來了解一下字符串。
引用數據類型的數據不叫做變量，叫做對象。既然是對象，按照之前學習的內容，定義一個字符串對象的方法，肯定是new一個了。由於字符串非常常用，Java還提供了一些更加便利的方法。我們可以看這個程序：

public class StringDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 空字符串對象，即該對象沒有任何內容
        String s1 = new String();
        // 非空字符串，但內容爲空字符串，該對象中包含一個空字符串
        String s2 = new String("");
        // 非空字符串，內容爲不可見內容，如製表符、空格等
        String s3 = new String("\t");
        // 非空字符串，內容爲abcd
        String s4 = new String("abcd");
        // 由於字符串非常常用，所以Java還允許我們這樣定義字符串對象：

        String s5 = ""; // 空字符串，不包含任何字符
        String s6 = "A"; // 包含一個字符
        String s7 = "JAVA\n"; // 包含5個字符，其中一個是轉義字符，回車符
        String s8 = "你好 java"; // 包含7個字符，其中有一個空格
        String s9 = "我叫\"張三\"";// 內容爲 我叫"張三"，因爲雙引號要用來表示字符串的開始和結束，所以其中的雙引號必須使用轉義字符
        // 字符串中可以包含轉義字符
        String s10 = "海上生明月\n天涯共此時";
        // 我們還可以把多個字符串或者合適的變量和其它對象用加號（`+`）連接成一個字符串，如：
        int i = 9;
        String s11 = "變量的值是";
        System.out.println(s11 + i + "。");        // 輸出 變量的值是9。
    }
}

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數組

我們經常會處理諸如求若干個數據的總和、平均值等問題，如果我們爲每一個數據都定義一個變量，程序寫起來會很麻煩。例如我們現在要處理60個同學某門課程的考試成績：

byte s1=80;
byte s2=90;
byte s3=59;
......
byte s60=89;

爲了簡化編程並有效組織數據，我們可以使用數組。
數組是最簡單的一種引用數據類型，它可以用於保存多個同類型數據。無論是基本數據類型還是複雜數據類型，只要這些數據類型相同，都可以使用數組來處理他們。

定義數組

定義數組是這樣的：

int[] a;//在數據類型名後面加上方括號[]，表示定義的是數組；a是數組名
a=new int[5];//new用於爲數組a分配內存空間，int[5]表示5個int類型數據的空間，即a的內存空間大小

也可以寫成int[] a=new int[5];。

引用數組元素

數組中保存的數據，就是數組元素。引用數組元素時，我們需要指明引用的是哪個數組的哪個元素，格式是：
數組名[索引值]，數組名用於說明使用的是哪個數組中的元素，索引值用於說明該元素在數組中的位置編號（有些書中不用索引值這個名字，而使用“下標”）。
索引值是從0開始的。a[0]指的是數組a中的第1個元素，a[1]指的是數組a中的第2個元素，餘此類推。
如果爲數組a分配了5個元素的空間（上面程序中的new int[5]部分），那麼a[5]就是指數組a中的第6個元素，程序就會出錯。
我們在編寫程序時，可以使用“數組長度”來驗證索引值是否合法。
數組長度就是一個數組中元素的個數。前面的代碼中，數組a可以存放5個元素，因此數組a的長度就是5。如果數組長度是L，那麼合法的索引值就是0到（L-1）。
數組長度是在定義數組時確定的，如代碼new int[5]中，數組長度就是5。如果一個程序中數組比較多，我們就需要想辦法記下每個數組的長度，比較麻煩，在Java 中，我們可以用數組的length屬性來獲取數組長度，用法是：數組名.length。例如a.length指的就是數組a的長度，也就是5。

需要注意的是，Java的編輯器無法發現索引值錯誤的問題，但運行時會報錯，因此編程時對數組元素的引用要特別注意。

爲數組元素賦值

我們會引用數組元素，就可以爲數組元素賦值了——不是爲數組賦值，而是爲其中的元素賦值。例如：

a[0]=45;
a[1]=78;
a[4]=90;

我們在程序中爲數組a的第1、2、5個元素賦值。其它沒有賦值的元素怎麼辦呢？它們會擁有一個默認值，關於默認值，我們隨後就會講到。
如果我們在程序一一爲每個元素賦值會很麻煩，所以可以在定義數組時直接爲數組元素賦值：

int[] a = new int[]{68,79,91,85,62};//數組a中的元素的值依次是68,79,91,85,62，數組長度是5
int[] b = {68,79,91,85,62};//該寫法和上一行效果完全一樣

不過這種寫法僅限於沒有使用new爲數組分配存儲空間的情況下，如果這樣寫：

int[] a=new int[5];
a={1,2,3}

程序就會出錯。

通常做法

一般來說，我們不會一個一個引用數組的元素，那就和使用變量沒有區別了。通常的做法是，我們會使用循環和分支等流程結構來設計程序，讓計算機根據自動操作數組元素，從而大大降低我們的編碼任務量。在後面的課程中，我們學習過流程結構後，將再來研究如何自動處理數組中的元素。

二維數組

前面介紹的數組是一維數組，因爲這種數組中的所有元素在內存中依次存放，就像一條線一樣，因此稱爲一維數組。就像下面這樣：

如果是比較複雜的數據結構，可以使用二維數組。二維數組就像一張表格一樣：

9	8	7	6	3
12	34	22	66	44
34	22	99	60	40
21	67	83	62	98

它可以表示什麼呢？還以成績爲例，它可以表示爲若干個組中每一個人的成績。每一行可以表示一個組，每一行中的每個數據表示該組中每個人的成績。
凡是可以用表格存儲的數據，都可以考慮使用二維數組。
二維數組的定義方式和一維數組很像，但要寫兩個[]，例如：

int[][] a;//在數據類型名後面加上兩個方括號[][]，表示定義的是二維數組；a是數組名
a=new int[5][3];//new int[5][3]表示爲數組分配內存空間，可以理解爲5行3列，一共15個數據

當需要引用元素時，可以使用a[2][2]的形式，表示第3行第3列的元素（想想爲什麼不是第2行第2列？因爲編號是從0開始的）。如果用表格的形式表示，就像下面這樣：

a[0][0]	a[0][1]	a[0][2]
a[1][0]	a[1][1]	a[1][2]
a[2][0]	a[2][1]	a[2][2]
a[3][0]	a[3][1]	a[3][2]
a[4][0]	a[4][1]	a[4][2]

02

 

 

默認值

Java中要求變量必須先定義、後賦值（初始化），然後才能使用。但在實際編程過程中，這樣做比較麻煩，所以，做爲屬性的變量，以及數組中的元素，在生成時會擁有一個默認值。規則如下：	數據類型	默認值
byte	0
short	0
int	0
long	0L
float	0.0f
double	0.0d
char	'\u0000'
對象	null
boolean	false

我們可以設計一個只包含屬性的類，Test.java，和一個包含主方法的類，DefaultValue.java，來看看數組和屬性的默認值是什麼樣的。Test.java代碼如下：

//該類只包含屬性，並且均未初始化
class Test{
    boolean bool;
    byte by;
    char ch;
    double d;
    float f;
    int i;
    long l;
    short sh;
    //String是字符串類型，是Java內置的一個類，在這裏代表引用數據類型
    String str;
}

DefaultValue.java的代碼如下：

public class DefaultValue {
    public static void main(String[] args) {
        //創建數組
        short[] a=new short[10];
        //輸出數組元素，查看其默認值
        System.out.println("a[1]="+a[1]);
        //創建Test類的對象
        Test t=new Test();
        //沒有初始化各個屬性，直接輸出它們的值
        System.out.println("boolean類型默認值:" + t.bool);
        System.out.println("byte類型默認值:" + t.by);
        System.out.println("char類型默認值:" + t.ch);
        System.out.println("double類型默認值:" + t.d);
        System.out.println("float類型默認值:" + t.f);
        System.out.println("int類型默認值:" + t.i);
        System.out.println("long類型默認值:" + t.l);
        System.out.println("short類型默認值:" + t.sh);
        System.out.println("string類型默認值:" + t.str);
    }
}

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