2.7 資料類型
2.7.1 基本資料類型
雖然Java 是面向對象程式設計語言，一切皆是對象，但是為了相容人類根深蒂固的資料處理習慣，加快正常資料的處理速度，提供了9 種基本資料類型，它們都不具備對象的特性，沒有屬性和行為。基本資料類型是指不可再分的原子資料類型，記憶體中直接存儲此類型的值，通過記憶體位址即可直接通路到資料，并且此記憶體區域隻能存放這種類型的值。Java 的9 種基本資料類型包括boolean、byte、char、short、int、long、float、double 和refVar。前8 種資料類型表示生活中的真假、字元、整數和小數，最後一種refVar 是面向對象世界中的引用變量，也叫引用句柄。本書認為它也是一種基本資料類型。前8 種都有相應的包裝資料類型，除char 的對應包裝類名為Character，int 為Integer 外，其他所有對應的包裝類名就是把首字母大寫即可。這8種基本資料類型的預設值、空間占用大小、表示範圍及對應的包裝類等資訊如表2-4所示。
預設值雖然都與0 有關，但是它們之間是存在差別的。比如，boolean 的預設值以0 表示的false，JVM 并沒有針對boolean 資料類型進行指派的專用位元組碼指令，boolean flag = false 就是用ICONST_0，即常數0 來進行指派；byte 的預設值以一個位元組的0 表示，在預設值的表示上使用了強制類型轉化；float 的預設值以單精度浮點數0.0f 表示，浮點數的0.0 使用字尾f 和d 差別辨別；char 的預設值隻能是單引号的'\u0000'表示NUL，注意不是null，它就是一個空的不可見字元，在碼表中是第一個，其碼值為0，與'\n' 換行之類的不可見控制符的了解角度是一樣的。注意，不可以用雙引号方式對char 進行指派，那是字元串的表示方式。在代碼中直接出現的沒有任何上下文的0 和0.0 分别預設為int 和double 類型，可以使用JDK10 的類型推斷證明：var a=0; Long b=a; 代碼編譯出錯，因為在自動裝箱時，0 預設是int 類型，自動裝箱為Integer，無法轉化為Long 類型。
表2-4 基本資料類型
所有數值類型都是有符号的，最大值與最小值如表2-4 所示。因為浮點數無法表示零值，是以表示範圍分為兩個區間：正數區間和負數區間。表2-4 中的float 和double 的最小值與最大值均指正數區間，它們對應的包裝類并沒有緩存任何數值。
引用分成兩種資料類型：引用變量本身和引用指向的對象。為了強化這兩個概念的區分，本書把引用變量（Reference Variable）稱為refVar，而把引用指向的實際對象（Referred Object）簡稱為refObject。
refVar 是基本的資料類型，它的預設值是null，存儲refObject 的首位址，可以直接使用雙等号== 進行等值判斷。而平時使用refVar.hashCode() 傳回的值，隻是對象的某種哈希計算，可能與位址有關，與refVar 本身存儲的記憶體單元位址是兩回事。作為一個引用變量，不管它是指向包裝類、集合類、字元串類還是自定義類，refVar 均占用4B空間。注意它與真正對象refObject 之間的差別。無論refObject 是多麼小的對象，最小占用的存儲空間是12B（用于存儲基本資訊，稱為對象頭），但由于存儲空間配置設定必須是8B 的倍數，是以初始配置設定的空間至少是16B。
一個refVar 至多存儲一個refObject 的首位址，一個refObject 可以被多個refVar存儲下它的首位址，即一個堆内對象可以被多個refVar 引用指向。如果refObject 沒有被任何refVar 指向，那麼它遲早會被垃圾回收。而refVar 的記憶體釋放，與其他基本資料類型類似。
基本資料類型int 占用4 個位元組，而對應的包裝類Integer 執行個體對象占用16 個位元組。這裡可能會有人問：Integer 裡邊的代碼就隻占用16B ？這是因為字段屬性除成員屬性int value 外，其他的如MAX_VALUE、MIN_VALUE 等都是靜态成員變量，在類加載時就配置設定了記憶體，與執行個體對象容量無關。此外，類定義中的方法代碼不占用執行個體對象的任何空間。IntegerCache 是Integer 的靜态内部類，容量占用也與執行個體對象無關。由于refObject 對象的基礎大小是12B，再加上int 是4B，是以Integer 執行個體對象占用16B，按此推算Double 對象占用的存儲容量是24B，示例代碼如下：
class RefObjDemo {
// 對象頭最小占用空間12 個位元組（第1 處）
// 下方4 個byte 類型配置設定後，對象占用大小是16 個位元組
byte b1;
byte b2;
byte b3;
byte b4;
// 下方每個引用變量占用是4 個位元組，共20 個位元組
Object obj1;
Object obj2;
Object obj3;
Object obj4;
Object obj5;
// RefObjOther 執行個體占用空間并不計算在本對象内，依然隻計算引用變量大小4個位元組
RefObjOther o1 = new RefObjOther();
RefObjOther o2 = new RefObjOther();
// 綜上，RefObjDemo 對象占用：12B + (1B×4) + (4B×5) + (4B×2) = 44 個位元組
// 取8 的倍數為48 個位元組
}
class RefObjOther {
// double 類型占用8 個位元組，但此處是數組引用變量
// 是以對象頭12B + 4B = 16B，并非是8012 個位元組
// 這個數組引用的是double[] 類型，指向實際配置設定的數組空間首位址
// 在new 對象時，已經實際配置設定空間
double[] d = new double[1000];
}
在上述示例代碼中，第1 處提到的對象頭最小占用空間為12 個位元組，其内部存儲的是什麼資訊呢？下面來分析其内部結構，如圖2-10 所示，對象分為三塊存儲區域。
圖2-10 對象頭的内部結構
（1）對象頭（Object Header）
對象頭占用12 個位元組，存儲内容包括對象标記（markOop）和類元資訊（klassOop）。對象标記存儲對象本身運作時的資料，如哈希碼、GC 标記、鎖資訊、線程關聯資訊等，這部分資料在64 位JVM 上占用8 個位元組，稱為“Mark Word”。為了存儲更多的狀态資訊，對象标記的存儲格式是非固定的（具體與JVM 的實作有關）。類元資訊存儲的是對象指向它的類中繼資料（即Klass）的首位址，占用4 個位元組，與refVar 開銷一緻。
（2）執行個體資料（Instance Data）
存儲本類對象的執行個體成員變量和所有可見的父類成員變量。如Integer 的執行個體成員隻有一個private int value，占用4 個位元組，是以加上對象頭為16 個位元組；再如，上述示例代碼的RefObjDemo 對象大小為48 個位元組，一個子類RefObjSon 繼承RefObjDemo，即使子類内部是空的，new RefObjSon 的對象也是占用48 個位元組。
（3）對齊填充（Padding）
對象的存儲空間配置設定機關是8 個位元組，如果一個占用大小為16 個位元組的對象，增加一個成員變量byte 類型，此時需要占用17 個位元組，但是也會配置設定24 個位元組進行對齊填充操作。