Java基本数据类型

时间：2022-01-03 14:53:23

基本类型，或者叫做内置类型，是JAVA中不同于类的特殊类型。它们是我们编程中使用最频繁的类型。java是一种强类型语言，第一次申明变量必须说明数据类型，第一次变量赋值称为变量的初始化。

1. Java的简单类型及其封装器类

Java基本类型共有八种，基本类型可以分为三类，字符类型char，布尔类型boolean以及数值类型byte、short、int、long、float、double。数值类型又可以分为整数类型byte、short、int、long和浮点数类型float、double。JAVA中的数值类型不存在无符号的，它们的取值范围是固定的，不会随着机器硬件环境或者操作系统的改变而改变。实际上，JAVA中还存在另外一种基本类型void，它也有对应的包装类 java.lang.Void，不过我们无法直接对它们进行操作。8 中类型表示范围如下：

byte：8位，最大存储数据量是255，存放的数据范围是-128~127之间。

short：16位，最大数据存储量是65536，数据范围是-32768~32767之间。

int：32位，最大数据存储容量是2的32次方减1，数据范围是负的2的31次方到正的2的31次方减1。

long：64位，最大数据存储容量是2的64次方减1，数据范围为负的2的63次方到正的2的63次方减1。

float：32位，数据范围在3.4e-45~1.4e38，直接赋值时必须在数字后加上f或F。

double：64位，数据范围在4.9e-324~1.8e308，赋值时可以加d或D也可以不加。

boolean：只有true和false两个取值。

char：16位，存储Unicode码，用单引号赋值。

Java决定了每种简单类型的大小。这些大小并不随着机器结构的变化而变化。这种大小的不可更改正是Java程序具有很强移植能力的原因之一。下表列出了Java中定义的简单类型、占用二进制位数及对应的封装器类。

 

简单类型

boolean

byte

char

short

Int

long

float

double

void

二进制位数

1

8

16

16

32

64

32

64

--

封装器类

Boolean

Byte

Character

Short

Integer

Long

Float

Double

Void

   

对于数值类型的基本类型的取值范围，我们无需强制去记忆，因为它们的值都已经以常量的形式定义在对应的包装类中了。如：

基本类型byte 二进制位数：Byte.SIZE最小值：Byte.MIN_VALUE最大值：Byte.MAX_VALUE

基本类型short二进制位数：Short.SIZE最小值：Short.MIN_VALUE最大值：Short.MAX_VALUE

基本类型char二进制位数：Character.SIZE最小值：Character.MIN_VALUE最大值：Character.MAX_VALUE

基本类型double 二进制位数：Double.SIZE最小值：Double.MIN_VALUE最大值：Double.MAX_VALUE

注意：float、double两种类型的最小值与Float.MIN_VALUE、 Double.MIN_VALUE的值并不相同，实际上Float.MIN_VALUE和Double.MIN_VALUE分别指的是 float和double类型所能表示的最小正数。也就是说存在这样一种情况，0到±Float.MIN_VALUE之间的值float类型无法表示，0 到±Double.MIN_VALUE之间的值double类型无法表示。这并没有什么好奇怪的，因为这些范围内的数值超出了它们的精度范围。

Float和Double的最小值和最大值都是以科学记数法的形式输出的，结尾的"E+数字"表示E之前的数字要乘以10的多少倍。比如3.14E3就是3.14×1000=3140，3.14E-3就是3.14/1000=0.00314。

Java基本类型存储在栈中，因此它们的存取速度要快于存储在堆中的对应包装类的实例对象。从Java5.0（1.5）开始，JAVA虚拟机（Java Virtual Machine）可以完成基本类型和它们对应包装类之间的自动转换。因此我们在赋值、参数传递以及数学运算的时候像使用基本类型一样使用它们的包装类，但这并不意味着你可以通过基本类型调用它们的包装类才具有的方法。另外，所有基本类型（包括void）的包装类都使用了final修饰，因此我们无法继承它们扩展新的类，也无法重写它们的任何方法。

基本类型的优势：数据存储相对简单，运算效率比较高

包装类的优势：有的容易，比如集合的元素必须是对象类型，满足了java一切皆是对象的思想

 

2.Java中的常量

十六进制整型常量：以十六进制表示时，需以0x或0X开头，如0xff,0X9A。

八进制整型常量：八进制必须以0开头，如0123，034。

长整型：长整型必须以L作结尾，如9L,342L。

浮点数常量：由于小数常量的默认类型是double型，所以float类型的后面一定要加f(F)。同样带小数的变量默认为double类型。

如：float f;

    f=1.3f;//必须声明f。

字符常量：字符型常量需用两个单引号括起来（注意字符串常量是用两个双引号括起来）。Java中的字符占两个字节。一些常用的转义字符：

①\r表示接受键盘输入，相当于按下了回车键；

②\n表示换行；

③\t表示制表符，相当于Table键；

④\b表示退格键，相当于Back Space键；

⑤\'表示单引号；

⑥\''表示双引号；

⑦\\表示一个斜杠\。

 

3. 数据类型之间的转换

1).简单类型数据间的转换,有两种方式:自动转换和强制转换,通常发生在表达式中或方法的参数传递时。

自动转换

具体地讲,当一个较"小"数据与一个较"大"的数据一起运算时,系统将自动将"小"数据转换成"大"数据,再进行运算。而在方法调用时,实际参数较"小",而被调用的方法的形式参数数据又较"大"时(若有匹配的,当然会直接调用匹配的方法),系统也将自动将"小"数据转换成"大"数据,再进行方法的调用,自然,对于多个同名的重载方法,会转换成最"接近"的"大"数据并进行调用。这些类型由"小"到"大"分别为 (byte，short，char)--int--long--float—double。这里我们所说的"大"与"小",并不是指占用字节的多少,而是指表示值的范围的大小。

①下面的语句可以在Java中直接通过：

byte b;int i=b; long l=b; float f=b; double d=b;

②如果低级类型为char型，向高级类型（整型）转换时，会转换为对应ASCII码值，例如

char c='c'; int i=c;

System.out.println("output:"+i);输出：output:99;

③对于byte,short,char三种类型而言，他们是平级的，因此不能相互自动转换，可以使用下述的强制类型转换。

short i=99 ; char c=(char)i; System.out.println("output:"+c);输出：output:c;

强制转换

将"大"数据转换为"小"数据时，你可以使用强制类型转换。即你必须采用下面这种语句格式： int n=(int)3.14159/2;可以想象，这种转换肯定可能会导致溢出或精度的下降。

2)表达式的数据类型自动提升, 关于类型的自动提升，注意下面的规则。

①所有的byte,short,char型的值将被提升为int型；

②如果有一个操作数是long型，计算结果是long型；

③如果有一个操作数是float型，计算结果是float型；

④如果有一个操作数是double型，计算结果是double型；

例， byte b; b=3; b=(byte)(b*3);//必须声明byte。

3)包装类过渡类型转换

一般情况下，我们首先声明一个变量，然后生成一个对应的包装类，就可以利用包装类的各种方法进行类型转换了。例如：

①当希望把float型转换为double型时：

float f1=100.00f;

Float F1=new Float(f1);

double d1=F1.doubleValue();//F1.doubleValue()为Float类的返回double值型的方法

②当希望把double型转换为int型时：

double d1=100.00;

Double D1=new Double(d1);

int i1=D1.intValue();

简单类型的变量转换为相应的包装类，可以利用包装类的构造函数。即：Boolean(boolean value)、Character(char value)、Integer(int value)、Long(long value)、Float(float value)、Double(double value)

而在各个包装类中，总有形为××Value()的方法，来得到其对应的简单类型数据。利用这种方法，也可以实现不同数值型变量间的转换，例如，对于一个双精度实型类，intValue()可以得到其对应的整型变量，而doubleValue()可以得到其对应的双精度实型变量。

4)字符串与其它类型间的转换

其它类型向字符串的转换

①调用类的串转换方法:X.toString();

②自动转换:X+"";

③使用String的方法:String.volueOf(X);

字符串作为值,向其它类型的转换

①先转换成相应的封装器实例,再调用对应的方法转换成其它类型

例如，字符中"32.1"转换double型的值的格式为:new Float("32.1").doubleValue()。也可以用:Double.valueOf("32.1").doubleValue()

②静态parseXXX方法

String s = "1";

byte b = Byte.parseByte( s );

short t = Short.parseShort( s );

int i = Integer.parseInt( s );

long l = Long.parseLong( s );

Float f = Float.parseFloat( s );

Double d = Double.parseDouble( s );

③Character的getNumericValue(char ch)方法

5）Date类与其它数据类型的相互转换

整型和Date类之间并不存在直接的对应关系，只是你可以使用int型为分别表示年、月、日、时、分、秒，这样就在两者之间建立了一个对应关系，在作这种转换时，你可以使用Date类构造函数的三种形式：

①Date(int year, int month, int date)：以int型表示年、月、日

②Date(int year, int month, int date, int hrs, int min)：以int型表示年、月、日、时、分

③Date(int year, int month, int date, int hrs, int min, int sec)：以int型表示年、月、日、时、分、秒

在长整型和Date类之间有一个很有趣的对应关系，就是将一个时间表示为距离格林尼治标准时间1970年1月1日0时0分0秒的毫秒数。对于这种对应关系，Date类也有其相应的构造函数：Date(long date)。

获取Date类中的年、月、日、时、分、秒以及星期你可以使用Date类的getYear()、getMonth()、getDate()、getHours()、getMinutes()、getSeconds()、getDay()方法，你也可以将其理解为将Date类转换成int。

而Date类的getTime()方法可以得到我们前面所说的一个时间对应的长整型数，与包装类一样，Date类也有一个toString()方法可以将其转换为String类。

有时我们希望得到Date的特定格式，例如20020324，我们可以使用以下方法，首先在文件开始引入，

import java.text.SimpleDateFormat;

import java.util.*;

java.util.Date date = new java.util.Date();

 

//如果希望得到YYYYMMDD的格式

SimpleDateFormat sy1=new SimpleDateFormat("yyyyMMDD");

String dateFormat=sy1.format(date);

 

//如果希望分开得到年，月，日

SimpleDateFormat sy=new SimpleDateFormat("yyyy");

SimpleDateFormat sm=new SimpleDateFormat("MM");

SimpleDateFormat sd=new SimpleDateFormat("dd");

String syear=sy.format(date);

String smon=sm.format(date);

String sday=sd.format(date);

总结：只有boolean不参与数据类型的转换

（1）.自动类型的转换：a.常数在表数范围内是能够自动类型转换的

b.数据范围小的能够自动数据类型大的转换（注意特例）

int到float，long到float，long到double 是不会自动转换的，不然将会丢失精度

c.引用类型能够自动转换为父类的

d.基本类型和它们包装类型是能够互相转换的

（2）.强制类型转换：用圆括号括起来目标类型，置于变量前

 

4.Java引用类型

Java有 5种引用类型（对象类型）：类 接口 数组 枚举 标注

引用类型：底层结构和基本类型差别较大

JVM的内存空间：（1）. Heap 堆空间：分配对象 new Student（）

（2）. Stack 栈空间：临时变量 Student stu

（3）.Code 代码区 ：类的定义，静态资源 Student.class

eg：Student stu = new Student（）； //new 在内存的堆空间创建对象

stu.study(); //把对象的地址赋给stu引用变量

上例实现步骤：a.JVM加载Student.class 到Code区

     b.new Student()在堆空间分配空间并创建一个Student实例

     c.将此实例的地址赋值给引用stu， 栈空间


5、浮点型数据

浮点数结构

　　要说清楚Java浮点数的取值范围与其精度，必须先了解浮点数的表示方法，浮点数的结构组成，之所以会有这种所谓的结构，是因为机器只认识01，你想表示小数，你要机器认识小数点这个东西，必须采用某种方法，比如，简单点的，float四个字节，前两个字节表示整数位，后两个字节表示小数位（这就是一种规则标准），这样就组成一个浮点数。而Java中浮点数采用的是IEEE 754标准。

IEEE 754

　　这里就不细说什么是IEEE 754了，就直接讲具体内容，有兴趣的可以自己百度。

float

符号位（S）：1bit 指数位（E）：8bit 尾数位（M）：23bit

一个float4字节32位，分为三部分：符号位，指数位，尾数位。
(1).符号位(S)：最高位（31位）为符号位，表示整个浮点数的正负，0为正，1为负；
(2).指数位(E)：23-30位共8位为指数位，这里指数的底数规定为2（取值范围：0~255）。这一部分的最终结果格式为： 2E−127 ，即范围-127~128。另外，标准中，还规定了，当指数位8位全0或全1的时候，浮点数为非正规形式（这个时候尾数不一样了），所以指数位真正范围为：-126~127。
(3).尾数位(M)：0-22位共23位为尾数位，表示小数部分的尾数，即形式为1.M或0.M，至于什么时候是1，什么时候是0，则由指数和尾数共同决定。 小数部分最高有效位是1的数被称为正规（规格化）形式。小数部分最高有效位是0的数被称为非正规（非规格化）形式，其他情况是特殊值。 最终float的值 =  (−1)S∗(2E−127)∗(1.M) 。具体形式如下：

符号

指数

部分

指数部分-127

尾数部分

小数部分的

最高有效位

形式

1

255

128

非0

没有

NaN

1

255

128

0

没有

负无穷

1

1~254

-126~127

任意

1

正规形式（负数）

1

0

-127

非0

0

非正规形式（负数）

1

0

-127

0

没有

负0

0

0

-127

0

没有

正0

0

0

-127

非0

0

非正规形式（正数）

0

1~254

-126~127

任意

1

正规形式（正数）

0

255

128

0

没有

正无穷

0

255

128

非0

没有

NaN

double

符号位（S）：1bit 指数位（E）：11bit 尾数位（M）：52bit


　　double这里就类似float，只是double的长度更大，所以范围就更大，但规则是一样的。double的值 =  (−1)S∗(2E−1023)∗(1.M) 。

取值范围

根据表1可知，float的取值范围： 
负无穷 ——  −2128  ~~~  −2−149  —— 0 ——  2−149  ~~ 2128  —— 正无穷 
1). 上面的“——”表示中间不能取值，例如负无穷到 −2128 中间的值是取不到的（事实上128也是取不到的，只是接近近似值），但这并不是意味着，“~”任意值都能取到的，要注意，浮点数都是有精度的，并不能表示绝对值任意小的值。另外，Java中无穷大表示为：

Float.POSITIVE_INFINITY或Double.POSITIVE_INFINITY//表示正无穷大
Float.NEGATIVE_INFINITY或Double.NEGATIVE_INFINITY//负无穷大
//他们打印的结果：+/-Infinity
float f1 = (float)Math.pow(2,128);//指数>=128的，打印结果：Infinity
//上面要加(float)强制转换，否则编译提示出错，详细可参考前一节：Java变量数据类型
float f2 = (float)Math.pow(2,127);//1.7014118E38
System.out.println(Float.MAX_VALUE);//3.4028235E38
//其他测试，读者可自行测试
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2). -149的得来：看上面理论应该是150（指数全0，则指数值 = 0 -127，这个时候尾数取最小， 2−23 ，则-127-23 = -150），可不知道为什么是149，我查到的资料是说，全0，全1为特殊值，不作为范围内的值，上面的float的最大最小值Float.MAX_VALUE都是接近 2128 ）。故值 =  (−1)S∗(2−126)∗(2−23)  = +/- 2−149 

float f3 = (float) Math.pow(2,-149)//1.4E-45，小于-149，结果则为0.0
Float.MIN_VALUE //1.4E-45
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double的取值同float： 
负无穷 ——  −21024  ~~~  −2−1074  —— 0 ——  2−1074  ~~ 21024  —— 正无穷 
1074 =| (-1022) - (52)|

　　另外，注意表格中，还有NaN，即表示非数值，例如：

System.out.println(0.0/0.0);//打印结果：NaN。注意不能是 0/0
//NaN表示计算错误，具体出现情况，可以参考表中
//Float.NaN或 Double.NaN 也能直接表示NaN，NaN与其他数计算结果均为NaN，除了
Math.pow(Float.NaN,0);//结果为1.0
//另外NaN == NaN; false
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浮点数精度

　　精度是由尾数决定的，为什么？由浮点数的值计算公式可知：当指数的最终值为负，虽然这个时候浮点数的值能表示更小，但这个时候仅仅能表示0~1（或-1~0）这个数段的小数，没有实际意义。所以精度主要是看尾数的值。

float

　　float的尾数：23位，其范围为：0~ 223 ，而 223=8388608=106.92 ，所以float的精度为6~7位，能保证6位为绝对精确，7位一般也是正确的，8位就不一定了（但不是说8位就绝对不对了），注意这里的6~7位是有效小数位（大的数你先需要转换成小数的指数形式，例如：8317637.5，其有效小数位：8.3176375E6，七位），而有效位（从第一个不为0的开始数）是7~8位，是包括整数位的，像8317637.5，你不转换，则要从有效位的角度来看，有8位有效位。 
　　

System.out.println((float)Math.pow(10,6.92));//注意加float强制转换
//打印结果8317637.5，float只保证7~8位有效位，其余位数舍入
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　　不理解的话，可以再这样想：23位，二进制0101……0101，尾数表示小数位，最小为0000……0001（22个0，最后一个1），即 2−23 =1.1920929E-7 ，这是float的最小单元（大概是0.0000001192大小，你想表示比这更小的，比如0.00000001，不可能啊），这是一个7位小数位小数，最小就是这么小，比这个更小的，计算机就无能为力了，比这个更大的，每次通过加这么一个最小单元，直到相等或接近（两个相差一个最小单元的数，它们之间的数也是不能表示的，所以有的7位也是不能精确的，因为最小不是0.0000001，而是比这个稍大）。

double

　　计算方式同float，double的尾数：52位， 2−52 =2.220446049250313E-16，最小是16位，但最小不是1.0E-16，所以精度是15~16，能保证15，一般16位。 


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