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前端異常處理

阿新 • • 發佈：2020-07-03

  • 「MoreThanJava」 宣揚的是 「學習，不止 CODE」，本系列 Java 基礎教程是自己在結合各方面的知識之後，對 Java 基礎的一個總回顧，旨在 「幫助新朋友快速高質量的學習」。
  • 當然 不論新老朋友 我相信您都可以 從中獲益。如果覺得 「不錯」 的朋友，歡迎 「關注 + 留言 + 分享」，文末有完整的獲取連結，您的支援是我前進的最大的動力！

Part 1. 資料型別

假設您遇到了以下撕碎的紙片，您覺得會是什麼意思？

在不瞭解上下文的情況下，很難說出 MIX 的含義，它可能是羅馬數字 1009，也可以是英語單詞 mix 或者別的什麼東西。

在不知道上下文的情況下，一串字母沒有任何意義。

與一串字母一樣，一串 01 的含義取決於如何使用。而決定這一串資料如何使用的方案被稱為其 資料型別 (跟檔案型別有些類似)。

8 種基本資料型別

Java 是一種強型別語言。這意味著必須為每一條資料宣告一種型別。在 Java 中共有 8 種基本型別 (primitive type)，其中 4 種整型、2 種浮點型別、1 種字元型別、1 種表示真值的 boolean (布林) 型別。

整型

整型被用來表示沒有小數部分的數值，允許是負數。Java 提供了 4 種整型，具體內容如下：

型別 儲存需求 取值範圍
int 4 位元組 -2147483648 ~ 2147483647 (剛超過 20
億，這個數值也就是 232 對半分成正負值，32=4位元組*每個位元組8位)
short 2 位元組 -32768 ~ 32767
long 8 位元組 -9223372036854775808 ~ 9223372036854775807
byte 1 位元組 -128 ~ 127

在通常情況下，int 型別最常用。但如果想要表示整個地球的居住人口，那麼就需要使用 long 型別了。byte 和 short 型別主要用於特定的應用場合，例如，底層的檔案處理或者儲存空間很寶貴時的大陣列 (因為節約記憶體)。

浮點型別

浮點型別用於表示有小數部分的數值。在 Java 中有兩種浮點型別，具體內容如下：

型別 儲存需求 取值範圍
float 4 位元組 大約 ±3.40282347E + 38F (大約有效數為 6 ~ 7)
double 8 位元組 大約 ±1.7976931486231580E + 308 (大約有效數為 15 位)

double 表示這種型別的數值精度是 float 型別的兩倍 (也有人稱 double 為雙精度數值)。

浮點數精度問題

問一個問題：0.1 + 0.2 = ？

先別奇怪，在 IDEA 中嘗試著輸出一下這句話就知道了：

System.out.println(0.1 + 0.2);

// 輸出：0.30000000000000004

0.1 + 0.2 為什麼會等於 0.30000000000000004？而不是我們想象中的 0.3？

這不是因為它們在計算時出現了錯誤，而是因為浮點數計算標準的要求。

首先我們要明確一點：程式設計中的浮點數並不能和數學中的小數看做同一個東西。

  • 程式設計中的浮點數的精度往往都是有限的，單精度的浮點數使用 32 位表示，而雙精度的浮點數使用 64 位表示；
  • 數學中的小數系統可以通過引入無限序列....可以表示任意的實數；

請考慮使用 十進位制 表示 1/3：

0.3333333333333333....

如果想要完整地表達 1/3 的精度，那麼小數點之後的 3 需要無限地寫下去。如果需要讓你在一張紙上表達清晰，顯然由於紙張大小的限制你無法無限地寫下去...

0.1 和 0.2 在 二進位制 中同 1/3 在 十進位制 中一樣，不屬於整數的範疇，所以只能用近似值來代替，由於精度的限制 0.1 和 0.2 使用單精度浮點數表示的實際值為：0.100000001490116119384765625 和 0.20000000298023223876953125，把它們相加起來得到的結果與我們在一開始看到的非常相似：

在交易系統或者科學計算的場景中，如果需要更高的精度小數，可以使用具有 28 個有效位數的 decimal 或者直接使用分數，不過這些表示方法的開銷也隨著有效位數的增加而提高，我們應該按照需要選擇最合適的方法。

重新回到最開始的問題 — 0.1 和 0.2 相加不等於 0.3 的原因包括以下兩個：

  • 使用二進位製表達十進位制的小數時，某些數字無法被有限位的二進位制小數表示；
  • 單精度和雙精度的浮點數只包括 7 位或者 15 位的有效小數位，儲存需要無限位表示的小數時只能儲存近似值；

在使用單精度和雙精度浮點數時也應該牢記它們只有 7 位和 15 位的有效位數。

char 型別

char 用來表示單個字元。在 Java 中 char 型別的資料使用 16 位來儲存和表示，而許多程式語言則僅用 8 位。

char 型別的字面量值需要用 單引號 括起來。例如：'A' 是編碼值為 65 的 字元常量，它與 "A" 不同，"A" 是僅包含字元 A 的 字串 (String 型別)。

強烈建議：不要在程式中使用 char 型別，除非您確實需要處理 UTF-16 程式碼單元。

(更多相關資料放入了下面的自取資料，感興趣可以去閱讀一下更多 char 型別的東西，不感興趣跳過即可...)

boolean 型別

boolean (布林) 型別有兩個值：false 和 true (注意這兩個是布林型別的字面常量也是保留字)，用來判斷邏輯條件是否成立。

物件型別

Java 中的所有資料都屬於「基本資料型別」或「物件」中的一種。

雖然只有八種基本資料型別，但 Java 有許多滿足您需求的相關型別的物件供您使用，例如，表示字串的 String 型別。

我們會在之後的內容中更多地討論物件 (因為 Java 是一種面向物件的程式語言)，現在，您需要了解以下資訊：

  • 基本資料型別使用少量的固定位元組數 (下面會詳細介紹)；
  • 只有 8 種基本資料型別，您無法建立新的原始資料型別；
  • 一個物件是一個較大的資料塊，可能使用很多位元組的記憶體；
  • 物件型別的資料被稱為 類；
  • Java 中已經封裝了足夠多的類用來滿足您各類的需求，您也可以發明新的類來滿足程式的特定需求；

Part 2. 變數

計算機記憶體中有數以十億計的位元組用於儲存機器指令和資料。

程式執行時，某些記憶體用於儲存機器指令，而另外一些則用於儲存資料。後來，當另一個程式執行時，以前儲存的機器指令中的某些位元組現在可以用來儲存資料，而之前儲存的資料中的某些位元組現在可以儲存機器指令。

計算機先驅 約翰·馮·諾依曼 (John von Neumann) 的想法是：使用相同的儲存器來儲存指令和資料。

回想一下，資料型別是一種使用位模式來表示值的方案。

可以把 變數 視為一個由一個或多個位元組組成的小盒子，該盒子可以使用特定的資料型別儲存值。

要將值儲存在記憶體中，以後再取回它，則程式必須為每個變數指定一個名稱，如 className/ payAmount (變數名採用小駝峰命名法)。

變數隨執行程式的需要而變化。當正在執行的程式不再需要變數時，該記憶體部分可用於其他目的。

宣告變數

在 Java 中，每個變數都必須有一個型別 (type)。在宣告變數時，需要先指定變數的型別，然後是變數名：

double salary;

int vacationDays;

long earthPopluation;

boolean finished;

可以看到，每個變數都以分號 (;) 結束。由於宣告是一條完整的 Java 語句，而所有的 Java 語句都以分號結束，所以這裡的分號是必須的。

變數命名

在 Java 中，變數命名需要遵循以下硬性規定和強烈建議遵守的非硬性規定：

硬性規則

  1. 變數名必須是一個以字母開頭並由字母或數字構成的序列 (儘管 $ 是合法的，但不要在你自己的程式碼中使用這個字元，它只用在 Java 編譯器或其他工具生成的名字中)；
  2. 每一個字元都有意義，且大小寫敏感；
  3. 不要使用 Java 中的保留字；

《阿里巴巴 Java 開發手冊》規則

  1. 【強制】 程式碼中的命名 (所有識別符號) 均不能以下劃線或美元符號開始，也不能以下劃線或美元符號結束；(反例: $name)
  2. 【強制] 程式碼中的命名嚴禁使用拼音與英文混合的方式，更不允許直接使用中文的方式；(反例：DaZhePromotion - 打折)
  3. 【強制】 杜絕完全不規範的縮寫，避免詞不達意；(反例：condition 縮寫成 condi)
  4. 【推薦】 為了達到程式碼自解釋的目的，任何自定義程式設計元素在命名時，使用盡量完整的單片語合來表達其意；(反例：int a; 的隨意命名方式)

變數初始化

宣告一個變數之後，必須用賦值語句對變數進行顯式初始化，千萬不要使用未初始化的變數的值。例如，Java 編譯器認為下面的語句序列是錯誤的：

int amount;

System.out.println(amount); // ERROR -- variable not initialized

要相對一個已經宣告過的變數進行賦值，就需要將變數名放在等號 (=) 左側，再把一個適當取值放在等號的右側：

int amount;

amount = 12;

也可以將變數的宣告和初始化放在同一行中。例如：

int amount = 12;

最後，在 Java 中可以將宣告放在程式碼中的任何地方。

但讓變數儘可能地靠近變數第一次使用的地方，這是一種良好的程式編寫風格。

變數使用範例

我們來使用變數完成兩個數的加減乘除：

int num1 = 2;

int num2 = 3;

System.out.println(num1 + num2);

System.out.println(num1 - num2);

System.out.println(num1 * num2);

System.out.println(num1 / num2);

Part 3. 運運算元

計算機的最基本用途之一就是執行數學運算，作為一門計算機語言，Java 也提供了一套豐富的運運算元來操縱變數。我們可以把運運算元分成以下幾組：

  • 算術運運算元;
  • 關係運算子;
  • 位運運算元;
  • 邏輯運運算元;
  • 賦值運運算元;
  • 其他運運算元;

算術運運算元

算術運運算元用在數學表示式中，它們的作用和在數學中的作用一樣。下表列出了所有的算術運運算元。

表格中的例項假設整數變數 A 的值為 10，變數 B 的值為 20：

例項

下面的簡單示例程式演示了算術運運算元。複製並貼上下面的 Java 程式並儲存為 Test.java 檔案，然後編譯並執行這個程式：

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        int a = 10;

        int b = 20;

        int c = 25;

        int d = 25;

        System.out.println("a + b = " + (a + b));

        System.out.println("a - b = " + (a - b));

        System.out.println("a * b = " + (a * b));

        System.out.println("b / a = " + (b / a));

        System.out.println("b % a = " + (b % a));

        System.out.println("c % a = " + (c % a));

        System.out.println("a++   = " + (a++));

        System.out.println("a--   = " + (a--));

        // 檢視  d++ 與 ++d 的不同

        System.out.println("d++   = " + (d++));

        System.out.println("++d   = " + (++d));

    }

}

執行結果：

a + b = 30

a - b = -10

a * b = 200

b / a = 2

b % a = 0

c % a = 5

a++   = 10

a--   = 11

d++   = 25

++d   = 27

i++ 與 ++i 到底有什麼不同？

實際上，不管是前置 ++，還是後置 ++，都是先將變數的值加 1，然後才繼續計算的。

二者之間真正的區別是：前置 ++ 是將變數的值加 1 後，使用增值後的變數進行運算的，而後置 ++ 是首先將變數賦值給一個臨時變數，接下來對變數的值加 1，然後使用那個臨時變數進行運算。

關係運算子

下表為Java支援的關係運算子。

表格中的例項整數變數 A 的值為 10，變數 B 的值為 20：

例項

下面的簡單示例程式演示了關係運算子。複製並貼上下面的 Java 程式並儲存為 Test.java 檔案，然後編譯並執行這個程式：

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        int a = 10;

        int b = 20;

        System.out.println("a == b = " + (a == b));

        System.out.println("a != b = " + (a != b));

        System.out.println("a > b = " + (a > b));

        System.out.println("a < b = " + (a < b));

        System.out.println("b >= a = " + (b >= a));

        System.out.println("b <= a = " + (b <= a));

    }

}

執行結果：

a == b = false

a != b = true

a > b = false

a < b = true

b >= a = true

b <= a = false

位運運算元

Java定義了位運運算元，應用於整數型別 (int)，長整型 (long)，短整型 (short)，字元型 (char)，和位元組型 (byte) 等型別。

位運運算元作用在所有的位上，並且按位運算。假設 a = 60，b = 13; 它們的二進位制格式表示將如下：

A = 0011 1100

B = 0000 1101

-----------------

A&B = 0000 1100

A | B = 0011 1101

A ^ B = 0011 0001

~A = 1100 0011

下表列出了位運運算元的基本運算，假設整數變數 A 的值為 60 和變數 B 的值為 13：

例項

下面的簡單示例程式演示了關係運算子。複製並貼上下面的 Java 程式並儲存為 Test.java 檔案，然後編譯並執行這個程式：

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        int a = 60; /* 60 = 0011 1100 */

        int b = 13; /* 13 = 0000 1101 */

        int c = 0;

        c = a & b;       /* 12 = 0000 1100 */

        System.out.println("a & b = " + c);

        c = a | b;       /* 61 = 0011 1101 */

        System.out.println("a | b = " + c);

        c = a ^ b;       /* 49 = 0011 0001 */

        System.out.println("a ^ b = " + c);

        c = ~a;          /*-61 = 1100 0011 */

        System.out.println("~a = " + c);

        c = a << 2;     /* 240 = 1111 0000 */

        System.out.println("a << 2 = " + c);

        c = a >> 2;     /* 15 = 1111 */

        System.out.println("a >> 2  = " + c);

        c = a >>> 2;     /* 15 = 0000 1111 */

        System.out.println("a >>> 2 = " + c);

    }

}

執行結果：

a & b = 12

a | b = 61

a ^ b = 49

~a = -61

a << 2 = 240

a >> 2  = 15

a >>> 2 = 15

邏輯運運算元

下表列出了邏輯運運算元的基本運算，假設布林變數 A 為真，變數 B 為假：

例項

下面的簡單示例程式演示了關係運算子。複製並貼上下面的 Java 程式並儲存為 Test.java 檔案，然後編譯並執行這個程式：

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        boolean a = true;

        boolean b = false;

        System.out.println("a && b = " + (a && b));

        System.out.println("a || b = " + (a || b));

        System.out.println("!(a && b) = " + !(a && b));

    }

}

執行結果：

a && b = false

a || b = true

!(a && b) = true

短路邏輯運運算元

當使用與邏輯運運算元時，在兩個運算元都為 true 時，結果才為 true，但是當得到第一個操作為 false 時，其結果就必定是 false，這時候就不會再判斷第二個操作了。

事實上，如果所有的邏輯表示式都有一部分不必計算，那將獲得潛在的效能提升。

例項：

public class LuoJi {

    public static void main(String[] args) {

        int a = 5;//定義一個變數；

        boolean b = (a < 4) && (a++ < 10);

        System.out.println("使用短路邏輯運運算元的結果為" + b);

        System.out.println("a的結果為" + a);

    }

}

執行結果：

使用短路邏輯運運算元的結果為false

a的結果為5

賦值運運算元

下面是 Java 語言支援的賦值運運算元：

例項

下面的簡單示例程式演示了關係運算子。複製並貼上下面的 Java 程式並儲存為 Test.java 檔案，然後編譯並執行這個程式：

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        int a = 10;

        int b = 20;

        int c = 0;

        c = a + b;

        System.out.println("c = a + b = " + c);

        c += a;

        System.out.println("c += a  = " + c);

        c -= a;

        System.out.println("c -= a = " + c);

        c *= a;

        System.out.println("c *= a = " + c);

        a = 10;

        c = 15;

        c /= a;

        System.out.println("c /= a = " + c);

        a = 10;

        c = 15;

        c %= a;

        System.out.println("c %= a  = " + c);

        c <<= 2;

        System.out.println("c <<= 2 = " + c);

        c >>= 2;

        System.out.println("c >>= 2 = " + c);

        c >>= 2;

        System.out.println("c >>= 2 = " + c);

        c &= a;

        System.out.println("c &= a  = " + c);

        c ^= a;

        System.out.println("c ^= a   = " + c);

        c |= a;

        System.out.println("c |= a   = " + c);

    }

}

執行結果：

c = a + b = 30

c += a  = 40

c -= a = 30

c *= a = 300

c /= a = 1

c %= a  = 5

c <<= 2 = 20

c >>= 2 = 5

c >>= 2 = 1

c &= a  = 0

c ^= a   = 10

c |= a   = 10

其他運運算元

條件運運算元 (?

條件運運算元也被稱為三元運運算元。該運運算元有 3 個運算元，並且需要判斷布林表示式的值。該運運算元的主要是決定哪個值應該賦值給變數。

variable x = (expression) ? value if true : value if false

例項

下面的簡單示例程式演示了關係運算子。複製並貼上下面的 Java 程式並儲存為 Test.java 檔案，然後編譯並執行這個程式：

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        int a, b;

        a = 10;

        // 如果 a 等於 1 成立，則設定 b 為 20，否則為 30

        b = (a == 1) ? 20 : 30;

        System.out.println("Value of b is : " + b);

        // 如果 a 等於 10 成立，則設定 b 為 20，否則為 30

        b = (a == 10) ? 20 : 30;

        System.out.println("Value of b is : " + b);

    }

}

執行結果：

Value of b is : 30

Value of b is : 20

instanceof 運運算元

該運運算元用於操作物件例項，檢查該物件是否是一個特定型別（型別別或介面型別）。

instanceof 運運算元使用格式如下：

( Object reference variable ) instanceof  (class/interface type)

如果運運算元左側變數所指的物件，是操作符右側類或介面 (class/interface) 的一個物件，那麼結果為真。

下面是一個例子：

String name = "James";

boolean result = name instanceof String; // 由於 name 是 String 型別，所以返回真

要點回顧

  1. Java 是一種強型別語言，任何一種資料都屬於 1 種基本型別或者物件型別 (類) 中的一種；
  2. 8 種基本資料型別；
  3. 為什麼引入變數、如何定義使用變數以及變數名的命名規範；
  4. Java 中的運運算元以及使用例項；

練習

獲取使用者輸入 Scanner

java.util.Scanner 是 Java5 的新特徵，我們可以通過 Scanner 類來獲取使用者的輸入。

下面是建立 Scanner 物件的基本語法：

Scanner scanner = new Scanner(System.in);

在下面的示例中，我們將使用該類的 nextLine() 方法，該方法用於讀取字串：

import java.util.Scanner;  // Import the Scanner class

class MyClass {

    public static void main(String[] args) {

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);  // Create a Scanner object

        System.out.println("Enter username");

        String userName = scanner.nextLine();  // Read user input

        System.out.println("Username is: " + userName);  // Output user input

    }

}

輸入型別

在上面的示例中，我們使用了 nextLine() 用於讀取字串的方法。要閱讀其他型別，請檢視下錶：

練習 1：輸入圓的半徑計算周長和麵積

參考答案：

import java.util.Scanner;

public class Tester {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("請輸入圓的半徑：");

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        int radius = scanner.nextInt();

        // 計算周長和麵積

        double area = radius * radius * 3.14;

        double perimeter = 2 * 3.14 * radius;

        System.out.println("該圓的面積為：" + area);

        System.out.println("該圓的周長為：" + perimeter);

    }

}

練習 2：輸入年份判斷是不是閏年

提示：

閏年需要滿足：

  1. 能被 4 整除，並且不能被 100 整除；
  2. 或者能被 400 整除；

參考答案：

import java.util.Scanner;

public class Tester {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("請輸入年份：");

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        int year = scanner.nextInt();

        boolean leapYear;

        boolean divisbleBy4 = year % 4 == 0;

        boolean notDivisbleBy100 = year % 100 != 0;

        boolean divisibleBy400 = year % 400 == 0;

        leapYear = (divisbleBy4 && notDivisbleBy100) || divisibleBy400;

        System.out.println("該年份是否是閏年：" + leapYear);

    }

}

自取資料

擴充套件閱讀推薦

  1. Java 基本資料型別 | 菜鳥教程 - https://www.runoob.com/java/java-basic-datatypes.html
  2. 浮點型別精度深度討論：
    1. 為什麼 0.1 + 0.2 = 0.3？ - https://draveness.me/whys-the-design-decimal-and-rational/
    2. 為什麼 0.1 + 0.2 = 0.300000004？ - https://draveness.me/whys-the-design-floating-point-arithmetic/#fn:2
  3. IEEE754標準: 浮點數在記憶體中的儲存方式 - https://www.jianshu.com/p/8ee02e9bb57d
  4. 為什麼Java中char型別不能完整表示一個字元？ - https://fookwood.com/java-string-charset-char

推薦書籍

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參考資料

  1. Introduction to Computer Science using Java - http://programmedlessons.org/Java9/index.html#part02
  2. Java 運運算元 | 菜鳥教程 - https://www.runoob.com/java/java-operators.html
  3. 《Java 核心技術 卷I》(第11版)
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