基本数据类型在Java中的实现

前言

• 笔者在初学Java SE时，发现基本数据类型内涵玄机，于是动用拙笔粗略写下学习心得
• 若文中有表述不严谨之处，还望各位指出！

前置知识

• 各存储单位之间的关系：
  1. 1 byte（字节）=8 bit（比特）
  2. 1 KB = 1024 bytes
  3. 1 MB = 1024 KB
  4. 1 GB = 1024 MB
  5. 1 TB = 1024 GB
  6. 1 PB = 1024 TB
• 计算机底层的所有数据都是采用补码形式存储的，而输出是原码形式
• 对于数字形式的字面量，最高位用于符号位，0为正，1为负
• 于正数而言，反码以及补码与原码形式相同，都以字面量的二进制形式存储
• 于负数而言，
  1. 原码：十进制负数求绝对值，最高位修改为1
  2. 反码：在原码基础上符号位不变，其他位取反
  3. 补码：在反码基础上，符号位不变，加1
  • 补码推原码
    1. 取反再加1
    2. -1再取反

基本数据类型有哪些？

• 整数类型有以下：
  1. byte，占据1个字节，即8个bit
  2. int，占据4个字节
  3. short，占据2个字节
  4. long，占据8个字节
• 浮点数类型如下：
  1. float，占据4个字节
  2. double，占据8个字节
• 布尔类型如下：
  1. boolean，占据1个字节
• 字符类型如下：
  1. char，占据2个字节
• String是引用数据类型，故在此不讨论

哪些数据类型需要特别关注？

• byte的取值范围 -128~127
• boolean只有true和false两种表现形式
• char和short都只占据一个字节，取值个数相同（65536个），但取值范围不同
  1. char虽然是字符型，但经过对应的字符编码后会转换为对应的二进制位，所以其底层也是二进制。其取值范围 0~65535
  2. short取值范围 -32768~32767
  3. 之所以会有如此差别，是因为字符型不是数字形式的字面量，无正负之分
• float和double
  • 当需要存储现实世界的无限位数数据时，计算机只会存储近似值，不会全盘存储，不用双等号判断，利用比较符
  • 有两种表现形式
    1. 十进制，例如0.32
    2. 科学计数法，例如32E-2也是0.32
  • 浮点型数据的底层存储也和其他类型不同，以单精度（float）为例
    1. 符号位，1位
    2. 指数位，8位 （又称偏移量，最大偏移量位为127）
    3. 尾数位，23位 （小数部分的有效数字）
    4. 指数级增长，故而其存储容量大于占据8个字节的long
• char参与的运算
  1. 不允许直接定义空字符型变量，而是'\u0000'（\u之后跟十六进制数字，是某个字符的编码）
  2. 在给字符型变量赋值时，若为整数型，则默认作为ASCII码值处理
  3. 做数学运算时，先转换为容量大的数据类型再做运算（多种数据类型做运算）
  4. 语法规则：当 byte,short,char做混合运算时，各自先转换为int类型再做运算
• 数据类型的默认值

数据类型	默认值	说明
int/byte/short	0
long	0L
float	0.0F
double	0.0
char	\u0000	空字符
boolean	false

Java编译器的“小心思”

• 多数据混合运算时，各自先转换为容量最大的类型再做运算
• 当运算符两边都是字面量时，其运算会在编译阶段完成（优化），当运算符两旁是变量时，则在运行阶段运算（注意优先级）
• 如果字面量没有超出需要被赋值的变量的取值范围，则无误

在Java中如何将对应进制转换为十进制？

    // 十进制（10）
    int a = 10;

    // 二进制（2）
    int b = 0b10;

    // 八进制（8）
    int c = 010;

    // 十六进制（16）
    int d = 0x10;

关于数据类型之间的转换

• 首先声明整数型和浮点型
  • 整数型会默认为int，在字面量后加L/l则会认为long

  	int a = 10;
  	long b = 10L;
  	long c =10;// 编译可能报错（当字面量超出范围），类型不匹配
  

  • 浮点型会默认为double，在字面量后加F/f则会认为float（代码逻辑同上）
• 强制类型转换
  1. 允许大容量转换为小容量，但不能自动转换，需要强制转换符
  2. 劣势：损失精度（当大容量变量存储小数据时，强转不一定损失精度）
  3. 原理：将高位二进制砍掉，剩下二进制组成补码；要看损失了多少，还得将补码转换为原码来看
• 自动类型转换：允许小容量自动转换为大容量，若字面量与变量类型不匹配，会自动转换

常见转义字符

• 注意：转义字符不是字符串，而是斜杠后的字符对应的特别行为！

//  \t  制表符 
//  \n  换行
//  \"  双引号
//  \'  单引号
//  \\  斜杠（字符串类型时，输出单斜杠时）
//  前后引号匹配时，优先最近的