第5章
CHAPTER 5


数 据 类 型





在声明变量或常量时会用到数据类型，在前面已经用到一些数据类型，如int、double和String等。Java语言的数据类型分为基本数据类型和引用数据类型。



5.1基本数据类型
基本数据类型表示简单的数据，基本数据类型分为4大类，共8种数据类型。
□整数类型： byte、short、int和long。
□浮点类型： float和double。
□字符类型： char。
□布尔类型： boolean。
基本数据类型如图51所示，其中整数类型、浮点类型和字符类型都属于数值类型，它们之间可以互相转换。




图51基本数据类型

5.2整数类型
从图51可见，Java中整数类型包括byte、short、int和long，它们之间的区别仅是宽度和范围的不同。Java中整数都有符号，与C语言不同，没有无符号的整数类型。
Java的数据类型是跨平台的(与平台无关)，无论计算机系统是32位还是64位，byte类型整数都是1字节(8位)。这些整数类型的宽度和范围如表51所示。


表51整数类型



整 数 类 型宽度取 值 范 围

byte1字节(8位)-128~127
short2字节(16位)-215~215-1
int4字节(32位)-231~231-1
long8字节(64位)-263~263-1



Java语言的整数类型默认是int类型，例如16表示为int类型常量，而不是short或byte，更不是long，long类型需要在数值后面加l(小写英文字母)或L(大写英文字母)。示例代码如下： 

public class HelloWorld {



public static void main(String［］ args) {

// 声明整数变量

// 输出一个默认整数常量

System.out.println("默认整数常量=" + 16);①

byte a = 16;②

short b = 16; ③

int c = 16; ④

long d = 16L; ⑤

long e = 16l; ⑥



System.out.println("byte整数 =" + a);

System.out.println("short整数=" + b);

System.out.println("int整数=" + c);

System.out.println("long整数 =" + d);

System.out.println("long整数 =" + e);



}

}

上述代码多次用到了16整数，但它们是有所区别的。其中，代码第①行中的16是默认整数类型，即int类型常量； 代码第②行中的16是byte整数类型； 代码第③行中的16是short类型； 代码第④行中的16是int类型； 代码第⑤行中的16后面加了L，这说明是long类型整数； 代码第⑥行中的16后面加了l(小写英文字母)，这也是long类型整数。





提示

在程序代码中，尽量不用小写英文字母l，因为它容易与数字1混淆，特别是在Java中表示long类型整数时应尽量少使用小写英文字母l，而是使用大写的英文字母L。例如，16L要比16l可读性更好。



5.3浮点类型
浮点类型主要用来存储小数数值，也可以用来存储范围较大的整数。它分为浮点数(float)和双精度浮点数(double)两种，双精度浮点数所使用的内存空间比浮点数多，可表示的数值范围与精确度也比较大。浮点类型说明如表52所示。


表52浮点类型



浮 点 类 型宽度
float4字节(32位)
double8字节(64位)


Java语言的浮点类型默认是double类型，例如0.0表示double类型常量，而不是float类型。如果想要表示float类型，则需要在数值后面加f或F。示例代码如下:

public class HelloWorld {



public static void main(String［］ args) {

// 声明浮点数

// 输出一个默认浮点常量

System.out.println("默认浮点常量=" + 360.66); ①

float myMoney = 360.66f; ②

double yourMoney = 360.66;③

final double PI = 3.14159d;④



System.out.println("float整数 =" + myMoney);

System.out.println("double整数=" + yourMoney);

System.out.println("PI=" + PI);



}

}


上述代码第①行中的360.66是默认浮点类型double。代码第②行中的360.66f是float浮点类型，float浮点类型以常量表示时，数值后面需要加f或F。代码第③行中的360.66表示是double浮点类型。事实上double浮点数值后面也可以加字母d或D，以表示是double浮点数。代码第④行是声明一个double类型常量，数值后面加了d字母。
5.4数值表示方式
整数类型和浮点类型都表示数值类型，那么在给这些类型的变量或常量赋值时，应该如何表示这些数值呢？下面介绍数字和指数等的表示方式。
5.4.1进制数字表示
如果为一个整数变量赋值，使用二进制数、八进制数和十六进制数表示，它们的表示方式分别如下： 
□二进制数： 以0b或0B为前缀，注意0是阿拉伯数字，不要误认为是英文字母o。
□八进制数： 以0为前缀，注意0是阿拉伯数字。
□十六进制数： 以0x或0X为前缀，注意0是阿拉伯数字。
例如，下面几条语句都是表示int整数28。

int decimalInt = 28;

int binaryInt1 = 0b11100;

int binaryInt2 = 0B11100;

int octalInt = 034;

int hexadecimalInt1 = 0x1C;

int hexadecimalInt2 = 0X1C;

5.4.2指数表示
进行数学计算时往往会用到指数表示的数值。如果采用十进制表示指数，则需要使用大写或小写的e表示幂，e2表示102。
采用十进制指数表示的浮点数示例代码如下:

double myMoney = 3.36e2;

double interestRate = 1.56e-2;

其中3.36e2表示的是3.36×102，1.56e2表示的是1.56×10-2。
5.5字符类型
字符类型表示单个字符，Java中char关键字用于声明字符类型，Java中的字符常量必须是用单引号括起来的单个字符，示例代码如下： 

char c = 'A';

Java字符采用双字节Unicode编码，占2字节(16位)，因而可用十六进制(无符号的)编码形式表示，它们的表现形式是＼un，其中n为16位十六进制数，所以'A'字符也可以用Unicode编码'＼u0041'表示。如果对字符编码感兴趣，可以到维基百科(https://zh.wikipedia.org/wiki/Unicode字符列表)查询。
示例代码如下:

public class HelloWorld {



public static void main(String［］ args) {



char c1 = 'A';

char c2 = '＼u0041';

char c3 = '花';



System.out.println(c1);

System.out.println(c2);

System.out.println(c3);

}

}


上述代码变量c1和c2都是保存的'A'，所以输出结果如下： 

A

A

花






提示

字符类型也属于数值类型，可以与int等数值类型进行数学计算或进行转换。这是因为字符类型在计算机中保存的是Unicode编码，双字节Unicode的存储范围为＼u0000~＼uFFFF，所以char类型取值范围为0~216-1。





在Java中，为了表示一些特殊字符，前面要加上反斜杠(＼)，这称为字符转义。常见的转义符含义如表53所示。


表53常见的转义符含义



字 符 表 示Unicode编码说明

＼t ＼u0009水平制表符tab
＼n ＼u000a换行
＼r ＼u000d回车
＼"＼u0022双引号
＼' ＼u0027单引号
＼＼ ＼u005c反斜杠


示例代码如下： 

//在Hello和World插入制表符

String specialCharTab1 = "Hello＼tWorld.";

//在Hello和World插入制表符，制表符采用Unicode编码＼u0009表示

String specialCharTab2 = "Hello＼u0009World.";

//在Hello和World插入换行符

String specialCharNewLine = "Hello＼nWorld.";

//在Hello和World插入回车符

String specialCharReturn = "Hello＼rWorld.";

//在Hello和World插入双引号

String specialCharQuotationMark = "Hello＼"World＼".";

//在Hello和World插入单引号

String specialCharApostrophe = "Hello＼'World＼'.";

//在Hello和World插入反斜杠

String specialCharReverseSolidus = "Hello＼＼World.";



System.out.println("水平制表符tab1: " + specialCharTab1);

System.out.println("水平制表符tab2: " + specialCharTab2);

System.out.println("换行: " + specialCharNewLine);

System.out.println("回车: " + specialCharReturn);

System.out.println("双引号: " + specialCharQuotationMark);

System.out.println("单引号: " + specialCharApostrophe);

System.out.println("反斜杠: " + specialCharReverseSolidus);

输出结果如下： 

水平制表符tab1: HelloWorld.

水平制表符tab2: HelloWorld.

换行: Hello

World.

回车: Hello

World.

双引号: Hello"World".

单引号: Hello'World'.

反斜杠: Hello＼World.

5.6布尔类型
在Java语言中声明布尔类型的关键字是boolean，它只有两个值： true和false。



提示
在C语言中布尔类型是数值类型，它有两个取值，即1和0。而在Java中的布尔类型取值不能用1和0替代，也不属于数值类型，不能与int等数值类型之间进行数学计算或类型转化。




示例代码如下:

boolean isMan = true;

boolean isWoman = false;

如果试图给它们赋值true和false之外的常量，示例代码如下： 

boolean isMan = 1;

boolean isWoman = 'A';


则发生类型不匹配编译错误。


5.7数值类型相互转换
学习了前面的数据类型后，大家会思考一个问题，数据类型之间是否可以转换呢？数据类型的转换情况比较复杂。基本数据类型中数值类型之间可以互相转换，布尔类型不能与它们之间进行转换。但有些不兼容类型之间，如String(字符串)转换为int整数等，可以借助于一些类的方法实现。本节只讨论数值类型的互相转换。
从图51中可见，数值类型包括byte、short、char、int、long、float和double，这些数值类型之间的转换有两个方向： 自动类型转换和强制类型转换。
5.7.1自动类型转换
自动类型转换就是需要类型之间转换是自动的，不需要采取其他手段，总的原则是小范围数据类型可以自动转换为大范围数据类型。数据类型转换顺序如图52所示，从左到右是自动的。




图52数据类型转换顺序





注意


如图52所示，char类型比较特殊，char自动转换为int、long、float和double，但byte和short不能自动转换为char，而且char也不能自动转换为byte或short。




自动类型转换不仅发生在赋值过程中，在进行数学计算时也会发生自动类型转换，在运算中往往是先将数据类型转换为同一类型，然后再进行计算,计算规则如表54所示。


表54计算过程中自动类型转换规则



操作数1类型操作数2类型转换后的类型

byte、short、char　　　int　　int 
byte、short、char、int　　　long　　long
byte、short、char、int、long　　　float　　float
byte、short、char、int、long、float　　　double　　double



示例代码如下： 

// 声明整数变量

byte byteNum = 16;

short shortNum = 16;

int intNum = 16;

long longNum = 16L;



// byte类型转换为int类型

intNum = byteNum;

// 声明char变量

char charNum = '花';

// char类型转换为int类型

intNum = charNum;



// 声明浮点变量

// long类型转换为float类型

float floatNum = longNum;

// float类型转换为double类型

double doubleNum = floatNum;



//表达式计算后类型是double

double result = floatNum * intNum + doubleNum / shortNum;①


上述代码第①行中的表达式floatNum * intNum + doubleNum / shortNum进行数学计算，该表达式是由4个完全不同的数据类型组成，范围最大的是double，所以在计算过程中它们先转换成double，最后的结果类型是double。


5.7.2强制类型转换
在数值类型转换过程中，除了需要自动类型转换外，有时还需要强制类型转换，强制类型转换是在变量或常量之前加上“(目标类型)”实现。示例代码如下:

//int型变量

int i = 10;

//把int变量i强制转换为byte

byte b = (byte) i;


上述代码(byte) i表达式实现强制类型转换。强制类型转换主要用于大宽度类型转换为小宽度类型情况，如把int转换为byte。示例代码如下:

//int型变量

int i = 10;

//把int变量i强制转换为byte

byte b = (byte) i; 

int i2 = (int)i; ①

int i3 = (int)b;②


上述代码第①行是将int类型的i变量强制转换为int类型，这显然没有必要，但是语法也是允许的。代码第②行是将byte类型的b变量强制转换为int类型，从图52中可见这个转换是自动的，不需要强制转换。本例中这个转换没有实际意义，但有时为了提高精度需要这种转换。示例代码如下:

//int类型变量

int i = 10;

float c1 = i / 3;①

System.out.println(c1);②

//把int变量i强制转换为float

float c2 = (float)i / 3;③

System.out.println(c2);④



输出结果如下： 

3.0

3.3333333

比较上述代码输出结果发现c1和c2变量小数部分差别是比较大的，这种差别在一些金融系统中是不允许的。在代码第①行i除以3中结果是小数，但由于两个操作数都是整数int类型，小数部分被截掉了，结果是3，然后再赋值给float类型的c1变量，最后c1保存的是3.0。为了防止两个整数进行除法等运算导致小数位被截掉问题，可以将其中一个操作数强制类型转换为float，见代码第③行，这样计算过程中操作数是float类型，结果是float不会截掉小数部分。
再看一个强制类型转换与精度丢失的示例。

long yourNumber = 6666666666L;

System.out.println(yourNumber);

int myNuber = (int)yourNumber;

System.out.println(myNuber);


输出结果如下： 

6666666666

-1923267926

从上述代码输出结果可见，经过强制类型转换后，原本的6666666666L变成了负数。当大宽度数值转换为小宽度数值时，大宽度数值的高位被截掉，这样就会导致数据精度丢失。除非大宽度数值的高位没有数据，就是这个数比较小的情况，例如将6666666666L换为6L就不会丢失精度。


5.8引用数据类型
在Java中除了8种基本数据类型外，其他数据类型全部都是引用(reference)数据类型，引用数据类型用来表示复杂数据类型，如图53所示，包含类、接口、枚举和数组声明的数据类型。



图53引用数据类型




提示

Java中的引用类型，相当于C等语言中指针(pointer)类型，引用事实上就是指针，是指向一个对象的内存地址。引用类型变量中保持的是指向对象的内存地址。很多资料上提到Java不支持指针，事实上是不支持指针计算，而指针类型还是保留了下来，只是在Java中称为引用类型。




引用数据类型示例代码如下:

int x = 7;①

int y = x;②



String str1 = "Hello";③

String str2 = str1;④

str2 = "World";⑤

上述代码声明了两个基本数据类型(int)和两个引用数据类型(String)。当程序执行完第①和第②行代码后，x值为7，x赋值给y，这时y的值也是7，它们的保存方式如图54所示，x和y两个变量值都是7，但是它们之间是独立的，任何一个变化都不会影响另一个。
当程序执行完第③行时，字符串Hello对象被创建，保存到内存地址0x12345678中，str1是引用类型变量，它保存的是内存地址0x12345678，这个地址指向Hello对象。
当程序执行完第④行时，str1变量内容(0x12345678)被赋值给str2(引用类型变量)，这样str1和str2保存了相同的内存地址，都指向Hello对象。如图54所示，此时str1和str2本质上是引用一个对象，通过任何一个引用都可以修改对象本身。
当程序执行完第⑤行时，字符串World对象被创建，保存到内存地址0x23455678中，地址保存到str2变量中，此时，str1和str2不再指向相同内存地址，如图55所示。



图54引用数据类型赋值过程1




图55引用数据类型赋值过程2



5.9本章小结
本章主要介绍了Java中的数据类型，读者需要重点掌握基本数据类型，理解基本数据类型与引用数据类型的区别，熟悉数值类型如何互相转换。



5.10同步练习

选择题
1. 下列哪些行代码在编译时不会出现警告或错误信息？()

A.  float f = 1.3;B.  char c = "a";
C.  byte b = 257;D.  Boolean b = null;
E.  Int I = 10;


2. 下列选项中byte的取值范围有哪些？()
A. -128~127
B.  -256~256
C.  -255~256
D.  依赖于计算机本身硬件


3. 下列选项中正确的表达式有哪些？()
A.  byte = 128; 
B.  Boolean = null; 
C.  long l = 0xfffL; 
D.  double = 0.9239d; 


4.  下列选项中哪些不是Java的基本数据类型？()
A.  short 
B.  Boolean
C.  Int
D.  float