Java 数据类型

变量

变量用于在内存中保存程序运行期间可能发生变化的数据。

定义变量

定义变量时需要指定数据类型和变量名，也可以同时赋初始值。

int age = 20;
double price;

建议在变量首次使用前完成初始化。

变量的作用域

变量必须先定义后使用。局部变量的作用域从声明位置开始，到它所在的语句块结束。同一作用域内不能重复定义同名局部变量。

public static void main(String[] args) {
    {
        int age = 20;
        System.out.println(age);
        // double age = 0; // 同一作用域内重复定义，编译错误
    }

    {
        double age = 0;
        System.out.println(age);
    }
}

常量

使用 final 修饰的变量只能赋值一次，通常称为常量。

final double PI = 3.1415926;

数字、字符和字符串等直接写在代码中的值称为字面量，例如 10、'A' 和 "Java"。

数据类型分类

Java 数据类型分为基本数据类型和引用数据类型。基本数据类型直接表示简单值；数组、类、接口和枚举等属于引用数据类型。

基本数据类型

整数类型

整数字面量默认是 int 类型。超出 int 范围的整数字面量必须在末尾添加 L 或 l，实际开发中建议使用更清晰的 L。

int age = 20;
long population = 3_000_000_000L;

当整数范围超过 long 时，可以根据业务需要使用 BigInteger。

浮点类型

浮点字面量默认是 double 类型。给 float 变量赋浮点字面量时，需要添加 F 或 f 后缀。

float score = 3.14F;
double price = 3.1423424;

浮点数存在精度误差。需要精确十进制运算时，应使用 BigDecimal。

字符类型

char 占两个字节，用于保存一个 UTF-16 代码单元。字符字面量使用单引号。

char letter = 'a';
char unicodeLetter = '\u0061';

常见转义字符如下：

System.out.println("\\a\\");
System.out.println("d:\\lesson\\java2601");
System.out.println("这两个字符串\"相等\"");

布尔类型

boolean 只有 true 和 false 两个值，主要用于条件判断。Java 语言规范没有规定普通 boolean 变量必须占用多少字节，因此不应依赖其具体存储大小。

boolean passed = true;

运算符

算术运算符

常见算术运算符包括 +、-、*、/、%、++ 和 --。

前置自增先修改变量，再产生表达式结果；后置自增先产生原值，再修改变量。

int i = 3;
int j = i++;
System.out.println(j); // 3
System.out.println(i); // 4

复杂表达式中同时多次修改同一个变量会降低可读性，应尽量拆分为多条语句。

赋值运算符

赋值运算符包括 =、+=、-=、*=、/= 和 %= 等。

int value = 3;
value += 2;

复合赋值运算符会隐式执行必要的类型转换，但仍要注意可能发生的数据截断。

比较运算符

比较运算符包括 ==、!=、>、<、>= 和 <=，表达式结果为 boolean。

逻辑运算符

逻辑运算符用于处理布尔值。

• ! 表示逻辑非。
• && 表示短路与。
• || 表示短路或。

int value = 3;
System.out.println(value > 0 && value < 10);

短路运算会根据左侧结果决定是否继续计算右侧表达式。

位运算符

位运算直接对整数的二进制位进行处理。

<< 左移时右侧补零；>> 右移时左侧补符号位；>>> 右移时左侧补零。

System.out.println(-1 >>> 1);
System.out.println(~(-1 >>> 1));

对于未发生溢出的整数，左移 n 位通常等价于乘以 2^n。右移与除法在负数和舍入规则上可能存在差异，不能在所有场景中直接等同。

短路运算与按位运算

&& 和 || 只能用于布尔表达式并具有短路特性。& 和 | 既可以用于整数位运算，也可以用于布尔运算；用于布尔运算时两侧表达式都会执行。

int i = 3;
System.out.println(i > 5 && i++ < 10);
System.out.println(i); // 3

System.out.println(i > 5 & i++ < 10);
System.out.println(i); // 4

异或运算

按位异或中，相同位的结果为 0，不同位的结果为 1。

System.out.println(3 ^ 5); // 6

异或可以在不使用临时变量的情况下交换两个整数，但这种写法可读性差，并且两个变量引用同一存储位置时会出错。实际开发中建议使用临时变量。

int a = 3;
int b = 4;
int temp = a;
a = b;
b = temp;

位运算的常见应用

判断奇偶

boolean odd = (value & 1) == 1;

乘以二的幂

在不溢出的前提下，value << n 相当于 value * 2^n。

对二的幂取模

当 value 为非负整数，且除数是 2^n 时，value % 2^n 可以写成 value & (2^n - 1)。普通业务代码仍应优先选择语义更清晰的写法。

避免平均值溢出

计算两个整数的平均值时，直接使用 (x + y) / 2 可能在加法阶段溢出。可以根据取值范围使用 x + (y - x) / 2，或先转换为更大范围的类型。

运算符优先级

不确定运算顺序时，应使用括号明确表达意图，而不是依赖记忆复杂的优先级规则。

boolean result = (a + b) > 10 && c != 0;

数据类型转换

自动类型转换

取值范围较小的数值类型通常可以自动转换为取值范围较大的类型。

byte -> short -> int -> long -> float -> double
char -> int -> long -> float -> double

System.out.println(5.0 / 2);  // 2.5
System.out.println('a' + 1);  // 98
System.out.println(2.0 % 5);  // 2.0

整数除以零会抛出 ArithmeticException；浮点数除以 0.0 可能得到无穷大或非数字结果。

System.out.println(17.0 / 0.0); // Infinity

强制类型转换

把取值范围较大的类型转换为较小的类型时，需要显式强制转换。强制转换可能造成精度损失或数值溢出。

System.out.println((int) 5.9);       // 5
System.out.println((char) ('a' + 1)); // b

除 boolean 外，基本数值类型之间可以按照规则转换。编写代码时应尽量避免没有必要的强制转换，并检查转换后的取值范围。