1、資料類型詳解

文章目錄

• • • 一、基本資料類型 (原生類型)
    • • （1）數值型
      • • 整數型
        • 浮點型
      • （2）字元型
      • （3）布爾型
    • 二、引用資料類型
    • • （1）數組類型 ( [ ] )
      • （2）類 (Class)
      • （3）接口 (Interface)
      • （4）枚舉
      • （5）注解
    • 三、存儲原理
    • 四、自動類型提升 - 低位元組到高位元組
    • • （1）整型資料的自動類型提升
      • （2）字元型資料向整型資料的自動類型提升
      • （3）整型資料向浮點型資料的自動類型提升
      • （4）浮點型資料的自動類型提升
      • （5）其他資料類型
    • 五、強制類型轉換 - 高位元組到低位元組
    • • （1）顯式的強制類型轉換 - TYPE a = (TYPE) b;
      • • 1、高位整型、字元型向低位整型、字元型的強制類型轉換
        • 2、浮點型向整型的強制類型轉換
        • 3、高位浮點型向低位浮點型的強制類型轉換
      • （2）隐式的強制類型轉換

一、基本資料類型 (原生類型)

（1）數值型

整數型

• byte

  • 1Byte；預設值 0；取值 -128 ~ 127
  • 封裝類：

    Byte

• short

  • 2Byte；預設值 0；取值 -32768 ~ 32767
  • 封裝類：

    Short

• int

  • 4Byte；預設值 0；取值 -2147483648 ~ 2147483647 （-2^32 ~ 2^(32-1) )
  • 封裝類：

    Integer

• long

  • 8Byte；預設值 0；取值 -9223372036854775808 ~ 9223372036854775807
  • 封裝類：

    Long

浮點型

• float

  • 4Byte；預設值 0.0f；取值 1.4E-45 ~ 3.402823E38
  • 封裝類：

    Float

• double

  • 8Byte；預設值 0.0d；取值 4.9E-324 ~ 1.7976931348623157E308
  • 封裝類：

    Double

  • double類型可以精确的表示小數點後15位
• 浮點數都是不精确的

（2）字元型

• char

  • 2Byte；預設值 \u0000；取值 ‘\u0000’ ~ ‘\uFFFF’ (Unicode編碼) 即 0 ~ 65535，無符号
  • 封裝類：

    Character

  • 在計算機中，所有的字元在底層都存儲為整型，每個具體數字通過一張碼表映射為具體的字元。

    在Java中，char類型字元集為unicode編碼，char占 2個位元組16位，可以表示0~65535這個範圍中的65536個字元。是以char是無符号的，16位都用來表示數值大小。

（3）布爾型

• boolean

  • 封裝類：

    Boolean

  • 預設值 false；取值 true false
    • 規範要求boolean類型的數值占 1bit
    • 雖然boolean表現出非0即1的特性，但是存儲空間的基本計量機關是位元組(Byte)，不是位(bit)，是以boolean至少占1個位元組
    • 不同JDK實作不同，JVM可能也會有自己的實作，比如有的boolean類型的變量當做int類型處理，也就是4個位元組
    • boolean類型的資料當做byte類型的數組處理，即boolean類型的數組裡每一個元素占1個位元組

二、引用資料類型

（1）數組類型 ( [ ] )

• 數組是具有确定順序的若幹個相同類型的變量的集合
• 數組可以定義成int,char,String等各種類型
• 數組類型是從抽象基類Array派生的引用類型

（2）類 (Class)

• String是一個特殊的類
  • String類的方法頭是：public final class String extends Object
  • 由于方法中有final關鍵字，是以java.lang.String類不可被繼承也不可被修改

（3）接口 (Interface)

（4）枚舉

（5）注解

三、存儲原理

• 基本資料類型
  • 所有的簡單資料類型不存在“引用”的概念，基本資料都是直接存儲在記憶體中的記憶體棧上，資料本身的值就是存儲在棧空間裡
• 引用類型
  • 引用類型繼承于Object類，使用Java記憶體堆和記憶體棧來進行這種類型的資料存儲，即“引用”是存儲在有序的記憶體棧上，而對象本身的值是存儲在記憶體堆上
• 差別
  • 基本資料類型配置設定在棧上，引用類型配置設定在堆上

四、自動類型提升 - 低位元組到高位元組

• 正向過程：

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

• boolean不參與自動類型提升

  

（1）整型資料的自動類型提升

• 低位正數轉向高位正數時，高位址補0
• 低位負整數提升為高位負整數時，先将低位負整數用補碼表示（所有的二進制整數在計算機底層都是以補碼儲存的，而負數需要轉化為原碼才能被我們識别，是以我們用進制轉換得到的是負數的原碼，需要除符号位外按位取反得到反碼，再+1得到補碼），再在低位負整數上進行符号位不變、高位補1的操作得到高位負整數的補碼。（若我們想轉為十進制，可以将補碼-1得到反碼，再除符号位外按位取反得到原碼，由原碼轉化為十進制）
• 正負整型類型資料，進行自動類型提升時，對補碼進行符号擴充。

（2）字元型資料向整型資料的自動類型提升

• char類型無論被提升為int還是long，都進行零擴充（即高位補0）

（3）整型資料向浮點型資料的自動類型提升

• byte/short/char轉換為浮點型時，是通過int為跳闆進行轉換，即先轉換為對應的int類型，再進一步轉化為目标浮點類型
• 32位浮點數float的底層存儲：第1位是數符S(表示底數的符号)，2~9位為階碼E，最後23位為尾數M。）
• 階碼E = 階數 + 移碼 127
• 尾數M = 底數去掉整數部分

（4）浮點型資料的自動類型提升

• float向double的自動類型提升規則：
• 符号位 S ：直接複制
• 階碼 E：直接複制階數，但注意移碼有所不同。應該原階碼-127+1023才是正确的階碼
• 尾數 M：直接複制原尾數，但由于double類型尾數為52位，是以需要在原尾數後補上29個0

（5）其他資料類型

• short 和 char 都是16bit，不能實作【自動類型轉換】，但可以實作【自動類型提升】至 數字範圍較大的類型
• boolean類型不能與任何數值型以及字元型資料類型互相轉換

五、強制類型轉換 - 高位元組到低位元組

（1）顯式的強制類型轉換 - TYPE a = (TYPE) b;

1、高位整型、字元型向低位整型、字元型的強制類型轉換

• 整型向字元型轉換規則：若目标類型a的長度小于源類型b的長度，則在源類型b的低位直接截取目标類型a的長度的資料
• 注意：計算機裡存儲的資料都是以補碼形式存儲的，需要變為原碼才能轉化為十進制。例如，若在截取低位時得到符号位為1的數，則此負數（補碼形式）需要-1（反碼形式）再按位取反得到原碼。原碼可通過計算機組成原理使我們便于直接了解并轉換為十進制
• 整型轉char類型時，由于char類型是無符号的，是以不可能出現強制類型轉換後輸出為負的情況，是以同一個數強制類型轉換為short和char時，可能會出現結果不同

2、浮點型向整型的強制類型轉換

• 規則：若不超過long或int的最大值，就省略小數部分直接指派；若超過long或int的最大值，那麼強制類型轉換後的結果就是long或int對應的最大值
• 浮點型轉換為byte/char/short時，需要先以int為跳闆，即先轉換為int。再按整型的強制類型轉換規則，按目标類型長度截取低位數值。
• 浮點型強制轉換為整型時，若沒有超出對應整型的範圍，則直接截取浮點數的整數部分進行指派。

3、高位浮點型向低位浮點型的強制類型轉換

• double數值在float允許範圍内
  • float将會直接擷取符号位、階數（這裡需要将原階碼-1023再+127，因為float和double的移碼不相同），并根據浮點數的舍入規則，将double類型52位的尾數舍入為float類型的23位尾數。
• double數值超出float允許範圍
  • 出現這種情況往往是因為階碼部分超出表示範圍。尾數隻決定精度，階碼才決定範圍。若出現這種情況，最後的結果将會輸出Infinity或-Infinity，也即正無窮和負無窮。但這并不是資料上的無窮，隻是因為浮點數存儲機制帶來的一種結果。

（2）隐式的強制類型轉換

• 常發生在指派表達式和有傳回值的函數調用表達式中
  • 在指派表達式中，如果指派符左右兩側的操作數類型不同，則将指派符号右操作數強制轉換為指派符号左操作數的類型，然後進行指派
  • 在函數調用時，如果return後面的表達式的類型與函數傳回值類型不同，則在傳回值時将return後的表達式的數值強制轉換為函數傳回值所定義的類型，再将傳回值進行傳回
• 這些強制轉換隻能當兩個類型可轉時才能進行
• Java官方規定，【強制類型轉換】發生在int , long , float , double 之間，其餘類型不存在強制類型轉換，并且轉換時可能丢失精度或者溢出