Java入门（三）：变量和运算符

上次谈到了Java的基本数据类型，今天接着聊Java的变量、运算符。

一、变量

1、变量的分类

变量分为成员变量、局部变量和常量，其中成员变量又分为实例变量、类变量。

2、变量的定义

语法：变量类型(可以是基本类型，也可以是其他) 变量名 = 变量值 英文;结尾。

2.1 可以单次声明一个变量，也可以单次声明多个变量。

2.2 不能以数字、运算符、特殊字符（下划线、美元符号$除外）开头。

2.3 下划线 _ 可以作为开头，但是不建议这样命名。

2.4 可以使用中文命名，但是不建议这样做。

2.5 不能使用现有Java关键字和保留字命名。

2.6 建议使用驼峰命名法。

类名的首字母大写；变量名、方法名首字母小写；包名全部小写；特殊含义的缩略词全部大写；常量名全部大写；多个单词可以使用下划线分割。做到见名知意，不要使用拼音字母缩写、拼音全拼、英文拼音混合的命名格式，不知道如何翻译请查字典或在线翻译单词。变量名长一点无所谓，命名合理、规范，见名知意就可以。

3、变量的使用

实例变量的使用，需要使用new关键字创建对象，再通过对象引用。静态变量可以直接使用。在使用变量前，请先初始化赋值，不能声明不赋值直接使用。

package javalearningday02;

/**
 * 变量的使用
 * @author 小川94
 * @date 2018年1月21日
 */
public class UseVariable {

    // 成员变量，也可以称为全局变量，可在本类或者其他类中使用
    private int age = 18;

    // 声明一个静态常量，成员变量的一种，也是一个类变量
    private static final String GENDER = "BOY";

    // 常量，由关键字final定义
    private final String NAME = "小川94";

    public static void main(String[] args) {
        // 在main方法中定义的局部变量
        int anotherAge = 20;

        // 变量的定义
        int a; // 单个变量定义
        int b = 2; // 单个变量定义并初始化
        int c,d; // 单次定义多个变量
        int _num = 1; // 可以是下划线开头，但是不建议
        int num_ = 2; // 可以下划线结尾
        int $num; // 也可以美元符号开头
        int num2; // 可以是数字结尾
        //int +num; // 错误写法，不能用运算符开头
        //int .num; // 错误写法，不能用.号开头
        //int 2num; // 错误写法，不能以数字开头
        //int *num; // 错误写法，不能以*开头，其他特殊符号也是不可以的
        int 变量 = 2; // 可以使用中文，但是建议不要使用

        // 不能使用关键字命名
        //int class; // 不能使用关键字
        //int goto; // Java保留关键字（保留关键字是指那些现有Java版本还未使用的关键字，但还是关键字）
        //int const; // Java保留关键字

        // 不能使用保留字命名
        /*
        int true;
        int false;
        int null;*/
    }

    public static String askName(String name){
        // 局部变量只能在该变量定义并且初始化的操作域中使用，跨域使用会报错
        // 错误写法  anotherAge cannot be resolved to a variable
        //System.out.println(anotherAge);

        // 不能对非静态变量进行静态引用
        // 错误写法  cannot make a static reference to the non-static field age
        // System.out.println(age); 

        // 对于全局变量的引用，如果是非静态的，需要利用对象引用
        UseVariable useVariable = new UseVariable();
        System.out.println(useVariable.age);

        // 类变量（静态成员变量）可以直接使用
        System.out.println("小川94的性别是"+GENDER);
        return "Hello "+name;
    }
}

二、运算符

知道了数据类型，知道如何声明一个变量并初始化，下面就开始做数据运算操作。

1、赋值运算符。

=（赋值），要和数学中的等号区分。

2、算术运算符。

+（加法）、-（减法）、*（乘法）、/（除法）、%（取余）。这五种是开发中比较常用的。

关于除法：

（1）如果被除数是0，运行则会报算术异常，在做除法时需要判断被除数是否为0。

（2）如果是两个整数做除法，可能会丢失计算精度，选择合适的数据类型尤为重要。

关于取余：

（1）负数对整数的余数是负数和0。

（2）正数的余数是有周期性变化的。

（3）余数是有范围的数，可以控制数据范围。

3、数值类型之间的转换

数值之间的转换可以分为自动转换、强制转换两种形式。

3.1 自动转换

如果两个数中有一个为double类型，另一个数会被转为double类型，然后再进行运算。

如果两个数中有一个为float类型，另一个数会被转为float类型，然后再进行运算。

如果两个数中有一个为long类型，另一个数会被转为long类型，然后再进行运算。

如果没有上述的三种的类型，两个数都会被转为int进行运算。

小范围的数据类型可以自动转换到大范围数据类型，大范围的数可以涵盖小范围的数，小范围内的数可以映射到大范围内的数。

3.2 强制类型转换

从大范围的数向小范围的数转换，称之为强制转换，用法是在目标数据前使用括号，将想要转换的类型输入括号即可。

关于强制转换，有几点需要注意：

（1）范围内的数，转换是没有损失的。

（2）double转换为float，会出现精度损失。

（3）浮点数转换为整数，只会保留原数的整数位，不会保留小数位，也不会进行四舍五入操作。

（4）范围外的数，会有溢出的风险。

4、结合赋值和运算符

有时候为了省事，会把算术运算符和赋值运算符连着一起写。如：int n += 4; 这一句和int n = n+4;是等价的，其他的算术运算符也是如此，可以单独写在赋值符号的前面。

5、自增、自减运算符

自增的语法是 变量++; 自减的语法是 变量--; 作用是将变量的值增加1，注意是变量，不是整体。

先加加（++变量）和后加加（变量++）在运算时有很大的不同。

（1）先加加，这里为了方便简写为++n吧，是先将n的值加1，然后取n的值作为表达式（++n）整体的值。

int b = ++a;

-->第一步 a = a+1;

-->第二步 b = a;

（2）后加加，同样为了方便简写为n++；是先将n的值作为表达式（n++）整体的值，然后将n的值加1。

int b = a++;

-->第一步 b = a;

-->第二步 a = a+1;

    /**
     * 后加加，先将变量值赋给整体表达式，再计算n+1。后减减同理。
     */
    public static void selfAddAfter() {
        int n = 5;
        n = n++;
        n = n++;
        n = n++;
        n = n++;
        System.out.println("n的值是"+n); // n = 5;
    }

    /**
     * 先加加，先将变量值加1，再将加过1后的值赋给整体表达式。先减减同理
     */
    public static void selfAddBefore() {
        int m = 5;
        int n = ++m;
        System.out.println("m的值是"+m); // m = 6;
        System.out.println("n的值是"+n); // n = 6;
    }

6、关系运算符

关系运算符，也可以称为比较运算符，包括>（大于）、<（小于）、>=（大于等于）、<=（小于等于）、==（等于）、!=（不等于），比较的结果为true或false。

7、逻辑运算符

逻辑运算符，包含&&（逻辑与运算）、||（逻辑或运算）、!（逻辑非运算）

在进行逻辑运算时，会出现短路运算的情况，即前一个逻辑判断已经可以为结果定性，后面的逻辑判断是不会执行的。

    /**
     * 逻辑运算符
     */
    public static void logicOperation() {
        // false,并且发生了短路运算，因为3>4为false，可以直接为整个表达式定性，无需再判断4>5表达式的值
        // 与运算中，所有条件都为true时，整体表达式才为true
        System.out.println(3>4 && 4>5); // 4>5下面标黄了，提示是Dead code，说明不会运行后半部分的表达式

        // true,这里也发生了短路运算，不会去判断3>4的值
        System.out.println(2>1 || 3>4);
        // 或运算中，只要有一个为true,整个表达式的值就是true
        System.out.println(3>4 || 2>1);

        // true，非运算中，true变false,false变true
        System.out.println(!(4>5));
    }

8、位运算符

与（&）、非（~）、或（|）、异或（^）、<<（带符号左移）、>>（带符号右移）、>>>（无符号右移），下面将详细介绍这七种运算符。

8.1 与（&）运算

    /**
     * 与（&）运算
     * 规则：先将要运算的数转为二进制，当相同的位上均为1时结果为1，否则结果为0
     */
    public static void andOperation() {
        /**
         * 98的原码: 00000000 00000000 0000000 01100010
         * 18的原码: 00000000 00000000 0000000 00010010
         * 与运算后:  00000000 00000000 0000000 00000010
         * 转换为十进制的数是2
         */
        int num = 98&18;
        System.out.println("(98&18)的与（&）运算结果:"+num); // num = 2
    }

8.2 非（~）运算

    /**
     * 非（~）运算
     * 规则: 正数的非运算是先取反再计算补码，负数的非运算是先计算补码再取反
     */
    public static void nonOperation() {
        byte num = ~90;
        /**
         * 正数非运算：原码 -->取反(1变0,0变1,非运算)-->反码(符号位不变，其余1变0,0变1)--->补码(反码的基础上加1)
         *      90
         * 原码: 00000000 00000000 00000000 01011010
         * 取反: 11111111 11111111 11111111 10100101
         * 反码: 10000000 00000000 00000000 01011010
         * 补码: 10000000 00000000 00000000 01011011
         * 转为十进制数则是-91
         */
        System.out.println("90的非（~）运算结果:"+num); // num = -91

        /**
         *      10
         * 原码: 00000000 00000000 00000000 00001010
         * 取反: 11111111 11111111 11111111 11110101
         * 反码: 10000000 00000000 00000000 00001010
         * 补码: 10000000 00000000 00000000 00001011
         * 转为十进制数是-11
         */
        System.out.println("10的非（~）运算结果:"+(~10)); // -11

        /**
         * 负数非运算：原码 --->反码(符号位不变，其余1变0,0变1)--->补码(反码的基础上加1)--->取反(1变0,0变1,非运算)
         *       -5
         * 原码: 10000000 00000000 00000000 00000101
         * 反码: 11111111 11111111 11111111 11111010
         * 补码: 11111111 11111111 11111111 11111011
         * 取反: 00000000 00000000 00000000 00000100
         * 转为十进制为 4
         */
        System.out.println("(-5)的非（~）运算结果:"+(~(-5))); //
    }

8.3 或（|）运算

    /**
     * 或（|）运算
     * 规则:当两边操作数的位有一边为1时，结果为1，否则为0。
     */
    public static void orOperation() {
        /**
         * 23的原码: 00000000 00000000 00000000 00010111
         * 75的原码: 00000000 00000000 00000000 01001011
         * 或运算:   00000000 00000000 00000000 01011111
         * 转换为十进制数是95
         */
        System.out.println("(23|75)的或（|）运算结果"+(23|75)); //
    }

8.4 异或（^）运算

    /**
     * 异或（^）运算
     * 规则:两边的对应位不同时，取1，否则取0。如果遇到负数，需要用负数的补码进行计算
     */
    public static void differentOr() {
        /**
         * 17的原码: 00000000 00000000 00000000 00010001
         * 29的原码: 00000000 00000000 00000000 00011101
         * 异或运算:  00000000 00000000 00000000 00001100
         * 转为十进制数是12
         */
        System.out.println("(17^29)的异或（^）运算结果:"+(17^29)); //

        /**
         * -17的原码: 10000000 00000000 00000000 00010001
         * -17的反码: 11111111 11111111 11111111 11101110
         * -17的补码: 11111111 11111111 11111111 11101111
         *  29的补码: 00000000 00000000 00000000 00011101
         *  运算结果:  11111111 11111111 11111111 11110010
         *  对结果反码: 10000000 00000000 00000000 00001101
         *  对结果补码: 10000000 00000000 00000000 00001110
         *  结果转为十进制数是-14
         */
        System.out.println("(-17^29)的异或（^）运算结果:"+(-17^29)); //-14
    }

8.5 带符号左移（<<）运算

    /**
     * 带符号左移（<<）运算
     * 规则: 符号位不变，左移几位，则在补码(正数的补码、反码与原码一样)的后面补几个0
     *      也可以简单理解成数学运算，左移几位，就是原数乘以2的几次方
     */
    public static void withSymbolToLeft() {
        /**
         * 10的原码: 00000000 00000000 00000000 00001010
         * 左移四位:  00000000 00000000 00000000 10100000
         * 转换为十进制数是160
         * 也可以理解成数学运算中的  10*(2*2*2*2) = 10*16 = 160
         */
        System.out.println("(10<<4)带符号左移（<<）运算的结果:"+(10<<4)); //
        /**
         * -9的原码: 10000000 00000000 00000000 00001001
         * -9的反码: 11111111 11111111 11111111 11110110
         * -9的补码: 11111111 11111111 11111111 11110111
         * 左移4位:  11111111 11111111 11111111 01110000
         * 再反码:   10000000 00000000 00000000 10001111
         * 再补码:   10000000 00000000 00000000 10010000
         * 转为十进制数是-144
         * 也可以理解成数学运算中的  (-9)*(2*2*2*2) = (-9)*16 = -144
         */
        System.out.println("(-9)<<4)带符号左移（<<）运算的结果:"+((-9)<<4)); // -144
    }

8.6 带符号右移（>>）运算

    /**
     * 带符号右移（>>）运算
     * 规则: 正数右移时，右移几位，在补码的左边加几个0，右边的被自动挤掉;
     *      负数右移时，右移几位，在补码的左边加几个1，右边的被自动挤掉
     */
    public static void withSymbolToRight() {
        /**
         * 20的原码: 00000000 00000000 00000000 00010100
         * 右移4位:  00000000 00000000 00000000 00000001
         * 转为十进制数是1
         */
        System.out.println("(20>>4)带符号右移（>>）运算结果:"+(20>>4));
        /**
         * -86的原码: 10000000 00000000 00000000 01010110
         * -86的反码: 11111111 11111111 11111111 10101001
         * -86的补码: 11111111 11111111 11111111 10101010
         * 右移四位:   11111111 11111111 11111111 11111010
         * 再计算反码:  10000000 00000000 00000000 00000101
         * 再计算补码:  10000000 00000000 00000000 00000110
         * 转为十进制数是-6
         */
        System.out.println("(-86)>>4带符号右移（>>）运算结果:"+((-86)>>4)); // -6
    }

8.7 无符号右移（>>>）运算

    /**
     * 无符号右移（>>>）运算
     * 规则: 无论正数还是负数，右移几位，则在其补码左边加上几个0
     */
    public static void noSymbolToRight() {
        /**
         * 50的原码: 00000000 00000000 00000000 00110010
         * 右移4位:  00000000 00000000 00000000 00000011
         * 转为十进制数是3
         */
        System.out.println("(50>>>4)的无符号右移（>>>）运算结果:"+(50>>>4)); //
        /**
         * -28的原码: 10000000 00000000 00000000 00011100
         * -28的反码: 11111111 11111111 11111111 11100011
         * -28的补码: 11111111 11111111 11111111 11100100
         * 右移四位:   00001111 11111111 11111111 11111110
         * 再转为十进制数是  0+0+0+0+134217728+67108864+33554432+16777216
         *                +8388608+4194304+2097152+1048576+524288+262144+131072+65536
         *             +32768+16384+8192+4096+2048+1024+512+256
         *             +128+64+32+16+8+4+2+0 = 268435454
         */
        System.out.println("(-28)>>>4的无符号右移（>>>）运算结果:"+((-28)>>>4)); //
    }

9 三目运算符

语法为 条件 ? 条件为true执行 : 条件为false执行 。可以单个写，也可以多层嵌套，但是如果条件比较复杂，建议单独抽出来处理，便于阅读和维护。

    public static void threeHeadOperation() {
        int n = 3;
        int m = 10;
        int maxNum = n>m ? n : m; //单个写法
        System.out.println(maxNum); // maxNum = 10

        // 设定忽略num小于0的情况
        int num = 4;
        String str = num != 0 ? num%2 == 0 ? "是偶数" : "是奇数" : "是0";
        System.out.println(str); // 是偶数

        // 上面的三目运算符等价于下面的代码
        if (num != 0) {
            if (num%2 == 0) {
                System.out.println("num是偶数");
            } else {
                System.out.println("num是奇数");
            }
        } else {
            System.out.println("num是0");
        }
    }

10 instanceof

public class JavaOperation {

    public static void main(String[] args) {
        instanceOfOperation();
    }

/**
     * instanceof 是用来在运行时指出对象是否是特定类的一个实例
     */
    public static void instanceOfOperation() {
        A a = new A();
        String str = a instanceof A ? "a是A的实例" : "a不是A的实例";
        System.out.println(str); // a是A的实例

        String str2 = null instanceof A ? "null是A的实例" : "null不是A的实例";
        System.out.println(str2); // null不是A的实例
    }
}

class A{

}

Java入门（三）源码已经上传Github，地址：https://github.com/XiaoChuan94/javalearning/tree/master/javalearningday02，可以参考。

文章首发于我的个人公众号：悦乐书。喜欢分享一路上听过的歌，看过的电影，读过的书，敲过的代码，深夜的沉思。期待你的关注！

公众号后台输入关键字“Java学习电子书”，即可获得12本Java学习相关的电子书资源，如果经济能力允许，还请支持图书作者的纸质正版书籍，创作不易。