Java面向物件程式設計-資料型別和變數

阿新 • • 發佈：2020-08-12

第三章資料型別和變數

程式的基本功能就是處理資料，程式用變量表示資料。

在程式中，必須先定義變數，才能使用它。

定義變數指的是設定變數的資料型別和變數的名字。

定義變數的基本語法為：

資料型別名 變數名

例如：

int result = 1;

以上程式碼中的“=”為賦值運算子，用於把右邊表示式的值賦給左邊的變數。

Java語言把資料型別分為基本型別和引用型別：

基本型別：

數值型別
- 浮點數型別
  - float
  - double
- 整數型別
  - byte
  - short
  - int
  - long
  - char
boolean

引用型別：

引用
- 類型別
- 介面型別
- 陣列型別

3.1 基本資料型別

基本資料型別的取值範圍：

資料型別	關鍵字	在記憶體中佔用的位元組數	取值範圍	預設值
布林型	boolean	1個位元組（8位）	true，false	false
位元組型	byte	1個位元組（8位）	-127~128	0
字元型	char	2個位元組（16位）	0~2^16-1	'\u0000'
短整型	short	2個位元組（16位）	-2^15~215-1	0
整型	int	4個位元組（32位）	-2^31~231-1	0
長整型	long	8個位元組（64位）	-2^63~263-1	0
單精度浮點型	float	4個位元組（32位）	1.4013E-45~3.4028e+38	0.0F
雙精度浮點型	double	8個位元組（64位）	4.9E-324~1.7977E+308	0.0D

3.1.1 boolean型別

boolean型別的變數的取值只能是true或false

Java虛擬機器對boolean型別的處理比較特別。

當Java編譯器把Java原始碼編譯為位元組碼時，會用int或byte來表示boolean。在Java虛擬機器中，用整數零來表示false，用任意一個非零整數來表示true。

在Java源程式中，不允許把整數或null賦值給boolean型別的變數。

3.1.2 byte、short、int和long型別

這四種類型都是整數型別，並且都是有符合整數。

有符號數：把二進位制的首位作為符號位，當首位時零時，對應10進位制的正整數，當首位是1時，對應十進位制的負整數。對於1個位元組的二進位制數，對應十進位制的整數的範圍是-128~127
無符號整數：把二進位制的所有位轉換為正整數。對於1個位元組的二進位制數，對應十進位制數的取值範圍是0~256

選擇合適的整數型別：

在定義一個變數時，到底要選用哪種資料型別，需要同時考慮實際需求和程式的效能。

在Java語言中，如果數學表示式中都是整數，那麼表示式的返回值只能是long或int型別，如果把返回值賦給byte型別，則必須進行強制型別轉換。

給整數型別變數賦值

如果一個整數值在某種整數型別的取值範圍內，就可以直接賦值給這種型別的變數，否則必須進行強制型別轉換。

Java語言允許把二進位制（以0b開頭）、八進位制（以0開頭）、十六進位制（以0x開頭）和十進位制數賦給整數型別變數。

用符合“_”分割數字，提高可讀性。

例如：

int a = 1000000;
int a = 1_000_000;

以上程式碼作用完全相同，區別在於第二段程式碼具有更好的可讀性。可以清晰的看到數字的長度。

3.1.3 char型別與字元編碼

char是字元資料型別，Java語言對字符采用Unicode字元編碼。

常見的字元編碼包括：

ASCII編碼
ISO-8859-1編碼
GB2312編碼
GBK編碼
Unicode編碼
UTF編碼

Java語言採用UCS-2編碼，字元佔兩個位元組。

Java語言把字元同時作為無符號整數對待，取值範圍是0~2^16-1

常見的轉義字元：

轉義字元	描述
\n	換行符，將游標定位在下一行的開頭
\t	垂直製表符，將游標移到下一個製表符的位置
\r	回車，將游標定位在當前行的開頭，不會跳到下一行
\\	代表反斜槓字元
\'	代表單引號字元
\"	代表雙引號字元

3.1.4 float和double型別

Java語言支援兩種浮點型別的小數

float：佔4個位元組，共32位，稱為單精度浮點數

double：佔8個位元組，共64位，稱為雙精度浮點數

3.2 引用型別

引用型別可分為：類引用型別，介面引用型別和陣列引用型別。

以下程式碼定義了3個引用變數：

Doll doll;
java.lang.Runnable myThread;
int[] intArray;

doll變數位類引用型別，引用這個類或其子類的例項
myThread變數為介面引用型別，引用實現了這個介面的類的例項
intArray變數為陣列引用型別，引用這個陣列型別的例項

注意：在Java中，陣列也被看作物件，所以說，不管何種引用型別的變數，它們引用的都是物件

3.2.1 基本型別和引用型別的區別

基本型別代表簡單的資料型別，引用型別所引用的例項能表示任意一種複雜的資料結構。
基本型別僅表示資料型別，而引用型別所引用的例項除了表示複雜資料型別，還能包括操作這種資料型別的行為。
Java虛擬機器處理引用型別變數和基本型別的方式不一樣：對於基本型別的變數，Java虛擬機器會為其分配資料型別實際佔用的記憶體大小，而對於引用型別變數，它僅僅是一個指向堆區中的某個例項的指標。

3.2.2 用new關鍵字建立物件

當一個引用型別的變數被聲明後，如果沒有初始化，那麼它不指向任何物件。

Java語言用new關鍵字建立物件，它有以下作用：

為物件分配記憶體空間，將物件的例項變數自動初始化為其變數型別的預設值。

如果例項變數在宣告時被顯式初始化，那就把初始化值賦給例項變數。

呼叫構造方法

返回物件的引用

3.3 變數的作用域

變數的作用域是指它的存在範圍，只有在這個範圍內，程式程式碼才能訪問它。

變數的作用域決定了變數的生命週期，變數的生命週期是指從一個變數被建立並分配記憶體空間開始，到這個變數被銷燬並清除記憶體的過程。

按照作用域的不同，變數可分為以下型別：

成員變數：在類中宣告，作用域整個類
區域性變數：在一個方法的內部或方法的一個程式碼塊的內部宣告。如果在一個方法內宣告，則作用域為整個方法，如果在一個方法的某個程式碼塊的內部宣告，則作用域是這個程式碼塊（程式碼塊是指一對大括號內的程式碼）
方法引數：方法或者構造方法的引數，它的作用域是整個方法或構造方法
異常處理引數：是指catch(Exception e)語句中的異常引數e，作用域是緊跟catch語句後面的程式碼塊。

成員變數可以在類中的方法外的任何地方定義，而區域性變數必須先定義後使用。

3.3.1 例項變數和靜態變數的生命週期

類的成員變數有兩種，一種是被static關鍵字修飾的變數，叫類變數，或靜態變數；一種是沒有static修飾的變數，叫例項變數。

類的靜態變數在記憶體中只有一個，Java虛擬機器在載入類的過程中為靜態變數分配記憶體，靜態變數位於方法區。被類的所有例項共享。靜態變數可直接通過類名訪問。靜態變數的生命週期取決於類的宣告週期，當載入類的時候，靜態變數被建立並分配記憶體，當解除安裝類的時候，靜態變數被消耗並撤銷記憶體。
類的每個例項都有相應的例項變數。每建立一個類的例項，Java虛擬機器就會為例項變數分配一次記憶體，例項變數位於堆區中，例項變數的生命週期取決於例項的宣告週期，當建立例項的時候，例項變數被建立並分配記憶體；當銷燬例項的時候，例項變數被銷燬並撤銷記憶體。

靜態變數可以作為所有例項的共享資料，它不依賴於特定的例項；而例項變數屬於特定的例項。