Java基本資料型態圖文程式碼詳解(動力節點整理)

Java資料型別（type）可以分為兩大類：基本型別（primitive types）和引用型別（reference types）。以下是動力節點給大家整理java基本資料型別相關知識，有興趣的朋友一起學習吧

1. 資料型態：

在Java原始碼中，每個變數都必須宣告一種類型（type）。 Java資料型別（type）可以分為兩大類：基本型別（primitive types）和引用型別（reference types）。 primitive types 包含boolean型別以及數值型別（numeric types）。 numeric types又分為整型（integer types）和浮點型（floating-point type）。整數型有5種：byte short int long char(char本質上是一種特殊的int)。 浮點型別有float和double。關係整理一下如下圖：

2. 基本型別：

Java為基本類型提供語言層級的支持，即已經在Java中預先定義，並以對應的保留關鍵字表示。基本型別是單一值，而不是複雜的物件，基本型別不是物件導向的，主要出去效率的考慮，但是同時也提供基本型別的物件版本，也就是基本類型的包裝器（wrapper）。可以直接使用這些基本類型，也可以使用基本類型建構陣列或其他自訂類型。基本型別具有明確的取值範圍和數學行為。

2.1 整數

整數型有byte short int long char，分別以8、16、32、64、16bits表示。有些地方可能不會把char列入整數範疇，但本質上char型別是int的子集。整數型的寬度不應該被看成整數所佔用的記憶體空間大小，而應理解成定義為整數的變數或表達式的行為。 JVM可以自由使用它們希望的、任何大小的記憶體空間，只要類型的行為符合規範。 byte short int long都是有符號的，用2的補碼（two‘s-complement）表示。而char用16位元表示，它是無符號的，表示的是UTF-16編碼集。

2.1.1 byte

byte由1個位元組8位元表示，是最小的整數型別。主要用於節省記憶體空間關鍵。當操作來自網路、檔案或其他IO的資料流時，byte類型特別有用。取值範圍為:[-128, 127]. byte的預設值為(byte)0,如果我們試圖將取值範圍外的值賦給byte類型變量，則會出現編譯錯誤，例如byte b = 128；這個語句是無法通過編譯的。一個有趣的問題，如果我們有個方法： public void test(byte b)。試圖這麼調用這個方法是錯誤的: test(0); 編譯器會報錯，類型不相容！ ！ ！我們記得byte b =0；這是完全沒有問題的，為什麼在這裡會出錯啦？

這裡涉及到一個叫字面值（literal）的問題，字面值就是表面上的值，例如整數字面值在原始碼中就是諸如 5 ， 0， -200這樣的。如果整數子麵子後面加上L或l，則這個字面值就是long類型，例如：1000L代表一個long類型的值。如果不加L或l，則為int型別。基本類型當中的byte short int long都可以透過不加L的整數字面值（我們就稱作int字面值吧）來創建，例如byte b = 100； short s = 5；對於long類型，如果大小超出int所能表示的範圍（32 bits），則必須使用L結尾來表示。整數字面值可以有不同的表示方式：16進位【0X or 0x】、10進位【nothing】、八進位【0】2進位【0B or 0b】等，二進位字面值是JDK 7以後才有的功能。在賦值運算中，int字面值可以賦給byte short int long，Java語言會自動處理好這個過程。如果方法調用時不一樣，調用test（0）的時候，它能匹配的方法是test（int），當然不能匹配test（byte）方法，至於為什麼Java沒有像支持賦值操作那樣支持方法調用，不得而知。注意區別包裝器與原始類型的自動轉換（anto-boxing，auto-unboxing）。 byte d = 'A'；也是合法的，字元字面值可以自動轉換成16位元的整數。
對byte型別進行數學運算時，會自動提升為int型別，如果表達式中有double或float等型別，也是自動提升。所以下面的程式碼是錯誤的：

byte s2 = 'a'; 
 byte sum = s1 + s2;//should cast by (byte)</span></span></span>

2.1.2 short

用16為表示，取值範圍為：[- 2^15, 2^15 - 1]。 short可能是最不常用的類型了。可以透過整數字面值或字元字面值賦值，前提是不超出範圍（16 bit）。 short型別參與運算的時候，一樣被提升為int或更高的型別。 (順序為byte short int long float double).

2.1.3 int

32 bits, [- 2^31, 2^31 - 1 ].有符號的二進位補碼表示的整數。常用語控制循環，注意byte 和 short在運算中會被提升為int型別或更高。 Java 8以後，可以使用int型別表示無符號32位元整數[ 0, 2^31 - 1]。

2.1.4 long

#64 bits， [- 2^63, 2^63 - 1,預設值為0L].當需要計算非常大的數字時，如果int不足以容納大小，可以使用long型別。如果long也不夠，可以使用BigInteger類別。

2.1.5 char

#16 bits, [0, 65535], [0, 2^16 -1],從'\ u0000'到'\uffff'。無符號，預設值為'\u0000'。 Java使用Unicode字符集表示字符，Unicode是完全國際化的字符集，可以表示人類語言中的全部字符。 Unicode需要16位元寬，所以Java中的char類型也使用16 bit表示。 賦值可能是這樣的：

char ch1 = 88;
char ch2 = 'A';

ASCII字元集佔用了Unicode的前127個值。之所以把char歸入整型，是因為Java為char提供算術運算支持，例如可以ch2++;之後ch2就變成Y。當char進行加減乘除運算的時候，也被轉換成int型，必須明確轉換回來。

2.2 浮點類型

包含單精度的float和雙精度的double，分別以32、64bits表示，遵循IEEE 754規範。

2.2.1 float

使用32 bit表示，對應單精度浮點數，運行速度相比double更快，佔記憶體更小，但是當數值非常大或非常小的時候會變得不精確。精度要求不高的時候可以使用float型，宣告賦值範例：

f1 = 10L; 
 f1 = 10.0f; 
 //f1 = 10.0;默认为double</span></span></span>

可以將byte、short、int、long、char賦給float型，java自動完成轉換。

2.2.2 double

64為表示，將浮點子麵子賦給某個變數時，如果不顯示在字面值後面加f或F，則預設為double類型。 java.lang.Math中的函數都採用double型別。

如果double和float都無法達到想要的精確度，可以使用BigDecimal類別。

2.3 boolean型別

boolean型別只有兩個值true和false，預設為false。 boolean與是否為0沒有任何關係，但可以依照想要的邏輯進行轉換。許多地方都需要用到boolean型別。

3. 字面上值

在Java原始程式碼中，字面上值用來表示固定的值（fixed value）。數值型的字面值是最常見的，字串字面值可以算是一種，當然也可以把特殊的null當成字面值。字面值大體上可以分為整型字面值、浮點字面值、字元和字串字面值、特殊字面值。

3.1. 整型字面值

从形式上看是整数的字面值归类为整型字面值。例如： 10, 100000L, 'B'、0XFF这些都可以称为字面值。整型字面值可以用十进制、16、8、2进制来表示。十进制很简单，2、8、16进制的表示分别在最前面加上0B（0b）、0、0X（0x）即可，当然基数不能超出进制的范围，比如09是不合法的，八进制的基数只能到7。一般情况下，字面值创建的是int类型，但是int字面值可以赋值给byte short char long int，只要字面值在目标范围以内，Java会自动完成转换，如果试图将超出范围的字面值赋给某一类型（比如把128赋给byte类型），编译通不过。而如果想创建一个int类型无法表示的long类型，则需要在字面值最后面加上L或者l。通常建议使用容易区分的L。所以整型字面值包括int字面值和long字面值两种。

3.2. 浮点字面值

浮点字面值简单的理解可以理解为小数。分为float字面值和double字面值，如果在小数后面加上F或者f，则表示这是个float字面值，如11.8F。如果小数后面不加F（f），如10.4。或者小数后面加上D（d），则表示这是个double字面值。另外，浮点字面值支持科学技术法表示。下面是一些例子：

double d2 = 11.4; 
 double d3 = 1.23E3; 
 double d4 = 10D; 
 double d5 = 0.4D; 
 float f1 = 10; 
 float f2 = 11.1F; 
 float f3 = 1.23e-4F; 
 float f4 = 1.23E0F;</span>

3.3 字符及字符串字面值

Java中字符字面值用单引号括起来，如‘@'‘1'。所有的UTF-16字符集都包含在字符字面值中。不能直接输入的字符，可以使用转义字符，如‘\n'为换行字符。也可以使用八进制或者十六进制表示字符，八进制使用反斜杠加3位数字表示，例如'\141'表示字母a。十六进制使用\u加上4为十六进制的数表示，如'\u0061'表示字符a。也就是说，通过使用转义字符，可以表示键盘上的有的或者没有的所有字符。常见的转义字符序列有：

\ddd(八进制) 、 \uxxxx(十六进制Unicode字符)、\'（单引号）、\"（双引号）、\\ （反斜杠）\r（回车符） \n（换行符） \f（换页符） \t（制表符） \b（回格符）

字符串字面值则使用双引号，字符串字面值中同样可以包含字符字面值中的转义字符序列。字符串必须位于同一行或者使用+运算符，因为java没有续行转义序列。

3.4 特殊字面值

null是一种特殊的类型（type），可以将它赋给任何引用类型变量，表示这个变量不引用任何东西。如果一个引用类型变量为null，表示这个变量不可用。

还有一种特殊的class literal，用type name加上.class表示,例如String.class。首先，String是类Class（java.lang.Class)的一个实例（对象），而"This is a string"是类String的一个对象。然后，class literal用于表示类Class的一个对象，比如String.class用于表示类Class的对象String。简单地说，类子面子（class literal）就是诸如String.class 、Integer.class这样的字面值，它所表示的就是累String、类Integer。如果输出Integer.class，你会得到class java.lang.Integer。List.class的输出为interface java.util.List。总之，class literal用于表示类型本身！

3.5 在数值型字面值中使用下划线。

JDK7开始，可以在数值型字面值（包括整型字面值和浮点字面值）插入一个或者多个下划线。但是下划线只能用于分隔数字，不能分隔字符与字符，也不能分隔字符与数字。例如 int x = 123_456_789.在编译的时候，下划线会自动去掉。可以连续使用下划线，比如float f = 1.22_3344.二进制或者十六进制的字面值也可以使用下划线，记住一点，下划线只能用于数字与数字之间，初次以外都是非法的。例如1._23是非法的，_123、11000_L都是非法的。

4. 基本类型之间的转换

我们看到，将一种类型的值赋给另一种类型是很常见的。在Java中，boolean类型与所有其他7种类型都不能进行转换，这一点很明确。对于其他7中数值类型，它们之间都可以进行转换，但是可能会存在精度损失或者其他一些变化。转换分为自动转换和强制转换。对于自动转换（隐式），无需任何操作，而强制类型转换需要显式转换，即使用转换操作符（type）。首先将7种类型按下面顺序排列一下：

byte <（short=char）< int < long < float < double

如果从小转换到大，可以自动完成，而从大到小，必须强制转换。short和char两种相同类型也必须强制转换。

4.1 自动转换

自动转换时发生扩宽（widening conversion）。因为较大的类型（如int）要保存较小的类型（如byte），内存总是足够的，不需要强制转换。如果将字面值保存到byte、short、char、long的时候，也会自动进行类型转换。注意区别，此时从int（没有带L的整型字面值为int）到byte/short/char也是自动完成的，虽然它们都比int小。在自动类型转化中，除了以下几种情况可能会导致精度损失以外，其他的转换都不能出现精度损失。

》int--> float
》long--> float
》long--> double
》float -->double without strictfp

除了可能的精度损失外，自动转换不会出现任何运行时（run-time）异常。

4.2 强制类型转换

如果要把大的转成小的，或者在short与char之间进行转换，就必须强制转换，也被称作缩小转换（narrowing conversion）,因为必须显式地使数值更小以适应目标类型。强制转换采用转换操作符（）。严格地说，将byte转为char不属于narrowing conversion），因为从byte到char的过程其实是byte-->int-->char，所以widening和narrowing都有。强制转换除了可能的精度损失外，还可能使模（overall magnitude）发生变化。强制转换格式如下：

 byte b;  
 b = (byte)a;//1</span>

如果整数的值超出了byte所能表示的范围，结果将对byte类型的范围取余数。例如a=256超出了byte的[-128,127]的范围，所以将257除以byte的范围（256）取余数得到b=1；需要注意的是，当a=200时，此时除了256取余数应该为-56，而不是200.

将浮点类型赋给整数类型的时候，会发生截尾（truncation）。也就是把小数的部分去掉，只留下整数部分。此时如果整数超出目标类型范围，一样将对目标类型的范围取余数。

7种基本类型转换总结如下图： 

4.3 赋值及表达式中的类型转换：

4.3.1 字面值赋值

在使用字面值对整数赋值的过程中，可以将int literal赋值给byte short char int，只要不超出范围。这个过程中的类型转换时自动完成的，但是如果你试图将long literal赋给byte，即使没有超出范围，也必须进行强制类型转换。例如 byte b = 10L；是错的，要进行强制转换。

4.3.2 表达式中的自动类型提升

除了赋值以外，表达式计算过程中也可能发生一些类型转换。在表达式中，类型提升规则如下：

》所有byte/short/char都被提升为int。

》如果有一个操作数为long，整个表达式提升为long。float和double情况也一样。

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