3.2 數(shù)據(jù)類型

知識點(diǎn)講解：

Java中的數(shù)據(jù)類型可以分為簡單數(shù)據(jù)類型和復(fù)雜數(shù)據(jù)類型兩種。簡單數(shù)據(jù)類型是Java的基礎(chǔ)類型，包括整數(shù)類型、浮點(diǎn)類型、字符類型和布爾類型，這些是本章將重點(diǎn)講解的內(nèi)容。復(fù)合數(shù)據(jù)類型則由簡單數(shù)據(jù)類型組成，是用戶根據(jù)自己的需要定義并實(shí)現(xiàn)其意圖的類型，包括類、接口、數(shù)組。當(dāng)然，為了便于讀者快速理解，也可以將Java中的數(shù)據(jù)類型分成更簡單明了的兩大類，即基本類型和引用類型。

3.2.1 為什么要使用數(shù)據(jù)類型

使用數(shù)據(jù)類型的根本原因是項(xiàng)目的需要。對程序員來講，如果一個變量可以是任何形式的值，那么對該變量的操作就很難定義了，而且也很容易出錯。通過引入數(shù)據(jù)類型，我們可以人為地限制變量的可操作范圍，從而降低操作難度、降低出錯率、提高計算機(jī)內(nèi)存的使用率。項(xiàng)目中勢必要處理整數(shù)、小數(shù)、英文字符、中文字符等元素，這些元素在計算機(jī)中都是用不同類型的數(shù)據(jù)表示的，每種類型的計算機(jī)都會分配指定大小的內(nèi)存來進(jìn)行處理。例如，遇到short類型，計算機(jī)會分配占2字節(jié)的內(nèi)存來處理；遇到int類型，會分配4字節(jié)的內(nèi)存來處理。如果不引入數(shù)據(jù)類型的概念，要處理整數(shù)和英文字符等不同類型的元素，計算機(jī)該怎么辦？計算機(jī)只能設(shè)置一塊固定大小的內(nèi)存來處理各種元素，而且假如設(shè)置的太小，例如2字節(jié)，還可能會發(fā)生因?yàn)樘《荒芴幚淼那闆r。如果設(shè)置的太大，例如1000字節(jié)，則可能會發(fā)生因?yàn)樘蠖^度消耗內(nèi)存的情況。

Java數(shù)據(jù)類型的具體分類如圖3-3所示。

圖3-3 Java數(shù)據(jù)類型的分類

注意：實(shí)際上，Java中還存在另外一種基本類型void，它也有對應(yīng)的包裝類java.lang.Void，不過我們無法直接對它進(jìn)行操作。有關(guān)包的知識，將在本書后面的內(nèi)容中進(jìn)行講解。

3.2.2 簡單數(shù)據(jù)類型的取值范圍

基本數(shù)據(jù)類型是本章的重點(diǎn)，Java中的基本數(shù)據(jù)類型共有三大類，8個品種，分別是字符類型char，布爾類型boolean以及數(shù)值類型byte、short、int、long、float、double。數(shù)值類型又可以分為整數(shù)類型byte、short、int、long和浮點(diǎn)類型float、double。Java中的數(shù)值類型不存在無符號的情況，它們的取值范圍是固定的，不會隨著硬件環(huán)境或操作系統(tǒng)的改變而改變。

Java中的簡單數(shù)據(jù)類型是最簡單的，主要由byte、short、int、long、char、float、double和boolean組成。在Java語言中，這8種基本類型的具體取值范圍如下所示。

? byte:8位，1字節(jié)，最大數(shù)據(jù)存儲量是255，數(shù)值范圍是-128～127。

? short:16位，2字節(jié)，最大數(shù)據(jù)存儲量是65536，數(shù)值范圍是-32768～32767。

? int:32位，4字節(jié)，最大數(shù)據(jù)存儲容量是232-1，數(shù)值范圍是-231～231-1。

? long:64位，8字節(jié)，最大數(shù)據(jù)存儲容量是264-1，數(shù)值范圍是-263～263-1。

? float:32位，4字節(jié)，數(shù)值范圍是3.4e-45～1.4e38，直接賦值時必須在數(shù)字后加上f或F。

? double:64位，8字節(jié)，數(shù)值范圍在4.9e-324～1.8e308，賦值時可以加d或D，也可以不加。

? boolean：只有true和false兩個取值。

? char:16位，2字節(jié)，存儲Unicode碼，用單引號賦值。

Java決定了每種簡單類型的大小，這些大小并不隨機(jī)器結(jié)構(gòu)的變化而變化，這種大小的不可更改正是Java程序具有很強(qiáng)移植能力的原因之一。

3.2.3 字符型

在Java程序中，存儲字符的數(shù)據(jù)類型是字符型，用char表示。字符型通常用于表示單個字符，字符常量必須使用單引號“'”括起來。Java語言使用16位的Unicode編碼集作為編碼方式，而Unicode被設(shè)計成支持世界上所有書面語言的字符，包括中文字符，所以Java程序支持各種語言的字符。

在Java程序中，字符型常量有如下3種表示形式。

? 直接通過單個字符來指定字符常量，例如’A' '9’和’0’等。

? 通過轉(zhuǎn)義字符表示特殊字符常量，例如’\n' '\f’等。

? 直接使用Unicode值來表示字符常量，格式是’\uXXXX'，其中XXXX代表一個十六進(jìn)制整數(shù)。

實(shí)例文件Zifu.java的主要實(shí)現(xiàn)代碼如下所示。

①public class Zifu 
②{
③   public static void main(String args[])
④   {
⑤      char ch1='\u0001';         //賦值ch1
⑥      char ch2='\u0394';         //賦值ch2
⑦      char ch3='\uffff';         //賦值ch2
⑧      System.out.println(ch1);   //輸出ch1
⑨      System.out.println(ch2);   //輸出ch2
⑩      System.out.println(ch3);   //輸出ch2
?   }
? }

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范例3-4-01：輸出文本字符

源碼路徑：演練范例\3-4-01\

范例3-4-02：自動類型轉(zhuǎn)換/強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

源碼路徑：演練范例\3-4-02\

行①定義一個類，名為Zifu，這個文件的名字必須和類相同，即Zifu.java。

行②④??是大括號分隔符。

行⑤⑥⑦分別賦值給3個char類型的變量ch1、ch2和ch3。

行⑧⑨⑩分別使用println()函數(shù)輸出變量ch1、ch2和ch3的值。

執(zhí)行后的結(jié)果如圖3-4所示。

圖3-4 執(zhí)行結(jié)果

上述實(shí)例的執(zhí)行結(jié)果是一些圖形，為什么呢？這是使用Unicode碼表示的結(jié)果。Unicode定義的國際化字符集能表示到今天為止的所有字符集，如拉丁文、希臘語等幾十種語言，大部分字符我們是看不懂的，用戶不需要掌握。讀者請注意，在執(zhí)行結(jié)果處有一個問號，它有可能是真的問號，也有可能是不能顯示的符號。但是為了正常地輸出這些符號，該怎么處理？Java提供了轉(zhuǎn)義字符，以“\”開頭，十六進(jìn)制下以“\”和“U”字開頭，后面跟著十六進(jìn)制數(shù)。常用的轉(zhuǎn)義字符如表3-1所示。

表3-1 轉(zhuǎn)義字符

3.2.4 整型

整型（int）是有符號的32位整數(shù)。整型用在數(shù)組、控制語句等多個地方，Java系統(tǒng)會把byte和short自動提升為整型。

int是最常用的整數(shù)類型，通常情況下，Java整數(shù)常量默認(rèn)就是int類型。對于初學(xué)者來說，需要特別注意如下兩點(diǎn)。

（1）如果直接將一個較小的整數(shù)常量（在byte或short類型的數(shù)值范圍內(nèi)）賦給一個byte或short變量，系統(tǒng)會自動把這個整數(shù)常量當(dāng)成byte或short類型來處理。

（2）使用一個巨大的整數(shù)常量（超出int類型的數(shù)值表示范圍）時，Java不會自動把這個整數(shù)常量當(dāng)成long類型來處理。如果希望Java系統(tǒng)把一個整數(shù)常量當(dāng)成long類型來處理，應(yīng)在這個整數(shù)常量的后面添加l或L作為后綴。通常推薦使用L，因?yàn)樽帜竘很容易跟數(shù)字1混淆。

實(shí)例文件zheng.java的主要實(shí)現(xiàn)代碼如下所示。

            ①public static void main(String args[]){
            //開始計算正方形面積
            ②  int b=7;                //賦值
            ③  int L=b*4;              //賦值
            ④  int s=b*b;              //賦值
            ⑤  System.out.println("正方形的周長為"+L);
            //輸出周長
            ⑥  System.out.println("正方形的面積為"+s);
            //輸出面積
            ⑦  //開始計算三角形面積
            ⑧  int a3=5, b3=7;          //賦值
            ⑨  int s3=a3*b3/2;          //計算面積
            ⑩  System.out.println("三角形的面積為"+s3);     //輸出面積
            }

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范例3-5-01：演示int類型的提升處理

源碼路徑：演練范例\3-5-01\

范例3-5-02：自動提升數(shù)據(jù)類型

源碼路徑：演練范例\3-5-02\

行①是Java程序的入口函數(shù)main()。

行②③④分別定義3個int類型的變量b、L和s。其中變量b的初始值是7，變量L的初始值是變量b的值乘以4，變量s的初始值是變量b的平方。

行⑤⑥分別使用println()函數(shù)輸出變量L和s的值。

行⑧分別定義int類型變量a3的初始值為5，定義int類型變量b3的初始值為7。

行⑨定義int類型變量s3的初始值為變量a3和b3的積，然后除以2。

行⑩使用println()函數(shù)輸出變量s3的值。

執(zhí)行后的結(jié)果如圖3-5所示。其實(shí)我們可以把一個較小的整數(shù)常量（在int類型的數(shù)值表示范圍以內(nèi)）直接賦給一個long類型的變量，這并不因?yàn)镴ava會把這個較小的整數(shù)常量當(dāng)成long類型來處理。Java依然會把這個整數(shù)常量當(dāng)成int類型來處理，只是這個int類型變量的值會自動將類型轉(zhuǎn)換為long類型。

圖3-5 執(zhí)行結(jié)果

3.2.5 浮點(diǎn)型

整型數(shù)據(jù)在計算機(jī)中肯定是不夠用的，這時候就出現(xiàn)了浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)。浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)用來表示Java中的浮點(diǎn)數(shù)，浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)表示有小數(shù)部分的數(shù)字，總共有兩種類型：單精度浮點(diǎn)型（float）和雙精度浮點(diǎn)型（double），它們的取值范圍比整型大許多，下面對其進(jìn)行講解。

1．單精度浮點(diǎn)型—float

單精度浮點(diǎn)型是專指占用32位存儲空間的單精度數(shù)據(jù)類型，在編程過程中，當(dāng)需要小數(shù)部分且對精度要求不高時，一般使用單精度浮點(diǎn)型，這種數(shù)據(jù)類型很少用，不詳細(xì)講解。

2．雙精度浮點(diǎn)型—double

雙精度浮點(diǎn)型占用64位存儲空間，在計算中占有很大的比重，能夠保證數(shù)值的準(zhǔn)確性。

double類型代表雙精度浮點(diǎn)數(shù)，float類型代表單精度浮點(diǎn)數(shù)。double類型的數(shù)值占8字節(jié)，64位；float類型的數(shù)值占4字節(jié)，32位。更詳細(xì)地說，Java語言的浮點(diǎn)數(shù)有兩種表示形式。

（1）十進(jìn)制形式：這種形式就是平常簡單的浮點(diǎn)數(shù)，例如5.12、512.0、0.512。浮點(diǎn)數(shù)必須包含一個小數(shù)點(diǎn)，否則會被當(dāng)成int類型處理。

（2）科學(xué)記數(shù)法形式：例如5.12e2（即5.12×102）或5.12E2（也是5.12×102）。必須指出的是，只有浮點(diǎn)類型的數(shù)值才可以使用科學(xué)記數(shù)形式表示。例如，51200是int類型的值，但512E2則是浮點(diǎn)型的值。

Java語言的浮點(diǎn)型默認(rèn)是double型，如果希望Java把一個浮點(diǎn)型數(shù)值當(dāng)成float型處理，應(yīng)該在這個浮點(diǎn)型數(shù)值的后面加上f或F。例如：“5.12”代表的是一個double型常量，它占用64位的內(nèi)存空間；5.12f或5.12F才表示一個float型常量，它占用32位的內(nèi)存空間。當(dāng)然，也可以在一個浮點(diǎn)數(shù)的后面添加d或D后綴，以強(qiáng)制指定double類型，但通常沒必要。

由于Java浮點(diǎn)數(shù)使用二進(jìn)制數(shù)據(jù)的科學(xué)記數(shù)法來表示浮點(diǎn)數(shù)，因此可能不能精確表示一個浮點(diǎn)數(shù)。例如，我們把5.2345556f賦給一個float類型的變量，接著輸出這個變量時，會看到這個變量的值已經(jīng)發(fā)生改變。double類型的浮點(diǎn)數(shù)則比float類型的浮點(diǎn)數(shù)更加精確。即使浮點(diǎn)數(shù)的精度足夠高（小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字很多），也依然可能發(fā)生這種情況。如果開發(fā)者需要精確保存一個浮點(diǎn)數(shù)，可以考慮使用BigDecimal類。

實(shí)例文件Syuan.java的主要實(shí)現(xiàn)代碼如下所示。

        public class Syuan{
            public static void main(String args[]){
        ①        double r=45.0324;            //賦值
        ②        final double PI=3.1415926; //賦值
        ③        double area=PI*r*r;          //面積計算
        ④        System.out.println("圓的面積是： S="+area);
        //輸出面積
            }
        }

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范例3-6-01：演示不同浮點(diǎn)型的用法

源碼路徑：演練范例\3-6-01\

范例3-6-02：實(shí)現(xiàn)自動類型轉(zhuǎn)換

源碼路徑：演練范例\3-6-02\

行①定義一個double類型的變量r，表示圓的半徑，設(shè)置初始值是45.0324。

行②定義一個double類型的變量PI，設(shè)置初始值是3.1415926。這里使用關(guān)鍵字final修飾變量PI，在Java程序中，我們用final修飾符來表示常量，變量一旦賦值后就無法改變。所以此處的PI為常量，值永遠(yuǎn)是3.1415926。

行③定義一個double類型的變量area，表示圓的面積，設(shè)置其值是變量（其實(shí)是常量）PI的值乘以變量r的平方。

行④使用println()函數(shù)輸出變量area的值。

執(zhí)行后的結(jié)果如圖3-6所示。

圖3-6 使用浮點(diǎn)型計算圓的面積

3.2.6 布爾型

布爾型是一種表示邏輯值的簡單類型，它的值只能是真或假這兩個值中的一個。它是所有諸如a<b這樣的關(guān)系運(yùn)算的返回類型。Java中的布爾型對應(yīng)只有一種——boolean類型，用于表示邏輯上的“真”或“假”。boolean類型的值只能是true或false，不能用0或非0來代表。布爾類型在if、for等控制語句的條件表達(dá)式中比較常見，在Java語言中使用boolean型變量的控制流程主要有下面幾種。

? if條件控制語句

? while循環(huán)控制語句

? do循環(huán)控制語句

? for循環(huán)控制語句

實(shí)例文件Bugu.java的主要實(shí)現(xiàn)代碼如下所示。

  public static void main(String args[]) {
  ①          boolean b;               //定義變量b
  ②          b = false;               //賦值
  ③          System.out.println("b is " + b);
  ④          b = true;                //賦值
  ⑤            System.out.println("b is " + b);
                //輸出b的值
                //布爾值可以控制if語句的運(yùn)行
  ⑥            if(b) System.out.println("This is executed.");
  ⑦                    b = false;     //賦值
                //布爾值可以控制if語句的運(yùn)行
  ⑧            if(b) System.out.println("This is not executed.");
  ⑨                    System.out.println("10 > 9 is " + (10 > 9));
  }

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范例3-7-01：定義兩個布爾型變量并賦值

源碼路徑：演練范例\3-7-01\

范例3-7-02：實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

源碼路徑：演練范例\3-7-02\

行①定義一個boolean類型的變量b。

行②設(shè)置變量b的初始值是false。

行③⑤使用println()函數(shù)輸出變量b的值。

行④重新設(shè)置變量b的值是true。

行⑥在Java程序中，布爾值可以控制if語句的運(yùn)行。因?yàn)楸拘兄凶兞縝的值是true，所以會運(yùn)行if(b)后面的輸出語句，在后面使用println()函數(shù)輸出文本“This is executed.”。

行⑦重新設(shè)置變量b的值是false。

在行⑧中，因?yàn)楸拘兄凶兞縝的值是false，所以不會運(yùn)行if(b)后面的println()輸出語句。

行⑨使用println()函數(shù)輸出“10 > 9”的運(yùn)算結(jié)果。

執(zhí)行后的結(jié)果如圖3-7所示。

圖3-7 使用布爾型變量