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Java 基本数据类型及包装类

概述

这篇文章总结了 Java 中的基本数据类型和对应的封装类,以及各种类型数据之间的转换操作。

什么是基础数据类型

在 Java 语言中,提供了 8 种基本数据类型,6 种数字类型(4 种整数类型,2 种浮点型), 2 种字符型,这些基本数据类型从 Java 发布以来就是 java 语言的一部分。

类型 大小 最小值 最大值 初始值 包装类
byte 8bits -27 27-1 0 Byte
short 16bits -215 215-1 0 Short
int 32bits -231 231-1 0 Integer
long 64bits -263 263-1 0 Long
float 32bits 2-126 (2-2-23)x2127 0.0f Float
double 64bits 2-1022 (2-2-52)x21023 0.0d Double
boolean false Boolean
char 16bits Unicode 0 Unicode 216-1 ‘\u0000’ 即 null Character

Java 中基本类型所占内存空间大小固定,基本数据类型存放在堆栈中,Boolean 类型没有空间大小。

java 基本数据类型

byte

字节,长度 1 字节,存储范围: -128 ~ 127 ,即 -27 ~ 27-1。

在给字节变量赋值时,有两种方式:

  • 一是可以使用单引号包裹字符形式,使用单引号包裹字符形式时,单引号内只能有一个字符,字符是 ASCII 码中包含的字符,可以是转义字符;
  • 二是可以使用数字形式,在使用数字形式赋值时,要注意数值不能超出 byte 数据的存储范围,即必须在 -128 ~ 127 之间,如果赋值超过此范围,一般编译器会报错提示定义错误。使用数字时,可以使用各种进制定义,如二进制、八进制、十进制、十六进制。
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byte b = '1'; // 字节
byte b2 = 1; // 数字
byte b3 = '\t'; // 转义字符
byte b4 = 0x0F; // 十六进制数

注意,以上代码中定义的字节类型变量 b 和 b2 不相等,如果我们使用 System.out.println() 方法将两个变量打印出来,发现 第一个输出 49,第二个输出 1

原因是:

使用 System.out.println() 方法输出字节类型变量值时,输出的实际是这个值的整数形式。对于字符类型数据来说,输出的就是该字符的 ASCII 值,而在ASCII 码中字符 '1' 的 ASCII 值就是 49。

short

短整型,长度 2 字节,存储范围:-32768 ~ 32767,即 -215 ~ 215-1。

short 类型变量用于存储小一些的整数。

int

整形,长度 4 字节,存储范围:-2147483648 ~ 2147483647 ,即 -231 ~ 231-1 。

int 类型大概是 java 中用的最多的类型了吧。

long

长整型,长度 8 字节,存储范围: -263 ~ 263-1。

长整型用来存储大的整数,但是也是有极限的,如果要存储的数超出了 long 类型的存储范围,需要使用 BigDecimal 类型。

在定义长整型数据时,为了跟整形区别,可以在数字后面加 lL 后缀,如:

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long l = 123;
long l2 = 123l;
long l3 = 123L;

因为小写字母 l 容易跟数字 1 混淆,所以一般使用大写字母 L 作为整形数字的后缀。

float

单精度浮点型,长度 4 字节,存储范围:1.17549435 x 10-38 ~ 3.4028235 x 1038

浮点型的数据计算是有误差的,所以有些时候,我们会在计算的时候会使用整形来计算,比如计算价格的时候,价格是 19.80,我们会把它转成 1980 来计算,计算完成后,需要输出的时候,再除以 100 ,转成浮点型。

为了跟其它类型区分,在定义 float 类型数据时,可以在数字后面加 fF 作为后缀,如:

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float f = 3.14;
float f2 = 3.14f;
float f3 = 3.14F;

在 IntelliJ IDEA 中,默认小数是 double 类型,所以定义 float 类型数据时必须加上后缀 fF ,否则会提示类型不匹配。

double

双精度浮点型,长度 8字节,存储范围:2.2250738585072014 x 10-308 ~ 1.7976931348623157 x 10308

double 类型变量存储的范围更大,而且精度比 float 更高。

为了与 float 区分,在定义 double 类型数据时,可以在后面加上 dD 作为后缀,如:

1
2
3
double d = 3.14;
double d2 = 3.14d;
double d3 = 3.14D;

char

字符型,长度 2 字节,存储范围:‘\u0000’ ~ '\uFFFF'

在 java 中的字符指的是广义的 Unicode 字符集中的字符,包括英文、中文、希腊文、藏文等等各种语言文字,也包括各种中英文标点、数学符号、特殊字符等等。

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char c = 'a';
char c2 = '好';
char c3 = '⑤';
char c4 = '\u00BE';

boolean

布尔型,长度 1 位,值为 truefalse

在 java 中 boolean 类型的值只有 truefalse ,在条件判断时也只有这两个值,不像其他编程语言 0 可以当 false 使用。

数值格式

在定义数值类型数据后,可以直接给该变量赋值,在数字可以使用下划线 _ 来分隔数字,便于阅读;还可以使用科学计数法表示数值。如:

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int i = 1_000; // 1000
long l = 1_2000_0000L; // 一亿两千万
float f = 1_234.56f; // 1234.56
double d = 1.23e-3D; // 0.00123
double d2 = 1_1.23E3D; // 11230.0

小结

对于整形数据类型的最大值与最小值,就看它的存储空间的位数 x,最小值就是 -2x-1 ,最大值就是 2x-1 - 1,指数减一是因为整形数据的首位是符号位要去掉。比如整形 int,4 字节,存储空间有 4 × 8 = 32 位,所以整形数据类型的最大值就是 -231 ,最大值就是 231-1 。

此外,在这些基本数据类型对应的封装类中,存在常量 MIN_VALUEMAX_VALUE ,通过获取这两个常量值也可以知道此类型数据的值存储范围。

基本数据类型对应的包装类

Java 中基本数据类型对应的包装类(或称为封装类)都在 java.lang 包中,这个包是 java 语言的核心,除了这些基本数据类型的包装类,还包括 Object 类、 Class 类、String 类、基本数学类等最基本的类。

自动拆包

在 java 中封装类在使用时,和基本数据类型一样使用,不需要手动转换,因为 jvm 将自动完成拆包的动作。

equals() 方法

在基本数据类型的封装类中,使用 equals() 方法与另一个对象进行比较时,实际比较的是两个对象的值,不是比较对象的内存地址。如 Byte 类中的 equals() 方法:

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public boolean equals(Object obj) {
if (obj instanceof Byte) {
return value == ((Byte)obj).byteValue();
}
return false;
}

都有的属性和方法

在基本数据类型的封装类中有一些属性和方法,是所有封装类都有的。

属性

都有的属性:最大值(MAX_VALUE)、最小值(MIN_VALUE)、字节数(BYTES)、位数(SIZE

compareTo() 方法

这些封装类都实现了 Comparable 接口,都实现了该接口中的 compareTo() 方法,这个方法用来比较相同类型数据的大小,返回结果类型是 int,但返回值不太一样:

  • 对于 ByteShortCharacter 数据返回值是当前对象值减其他对象值的差;
  • 对于IntegerLong 以及浮点型是比较值大小,大于返回 1,小于返回 -1,等于返回 0;
  • 对于 Boolean 类型,当值相同时返回 0,不同时看本对象的值,为 true 返回 1,为 false 则返回 -1。
与字符串类型的转换

所有基本数据类型的封装类都提供了与 String 类型的转换方法,提供了 toString() 方法转换成字符串类型,提供了 valueOf()parseXxx() 方法用于将字符串形式的值转换成对应类型,Xxx 是峰值类型,如 Integer 中的 parseInt()。同时每种封装类都提供了带 String 类型参数的构造方法,可以直接创建响应对象,如 Short 类型的构造方法:

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3
public Short(String s) throws NumberFormatException {
this.value = parseShort(s, 10);
}
数据转换方法

ByteShortIntegerLongFloatDouble 这几个类都继承自 Number 类,所以都实现了 Number 中用于转换数据类型的方法: byteValue()shortValueintValue()longValue()floatValue()doubleValue()

整形数据的无符号值

对于整形数据,有无符号数值,即原来首位是符号位,现在首位也用来表示数字,这样只能存储非负数,但存储范围变大。在 java 中,各个整形数据类型的封装类中提供了将数转换成无符号值的方法:

  • ByteShort 类,有 toUnsignedInt()toUnsignedLong() 方法,用于将值转成无符号整数或无符号长整型数;
  • Integer 类有 toUnsignedLong() 方法将值转成无符号长整型数;
  • Long 类有 toUnsignedBigInteger() 方法,用于将长整型数转成无符号大整数。

Byte

字节类型 byte 的封装类,字节类型是 java 中最小的数据单位。

Short

短整型 short 的封装类,在这个类中还提供了 reverseByBytes(short) 方法,用于得到字节逆序的 short 值。

Integer

整形 int 的封装类,这是用的最多的数据类型,在这个封装类中提供了很多实用方法:

  • 无符号类型整数的运算:比较 compareUnsigned(int,int) ,除法 divideUnsigned(int,int) ,解析无符号字符串为整形 parseUnsignedInt(String)
  • 字符串解码成整形:decode(String) 将十进制、十六进制、八进制形式的数字字符串解码成整数。
  • 获取按字节逆序值:reverse(int)
  • 转换成各种进制字符串:二进制 toBinaryString(int) 、十六进制 toHexString(int) 、八进制 toOctalString(int)

Long

长整型 long 的封装类,使用的也很多,也提供了很多方法,大多与 Integer 中的类似。

Float

单精度浮点型 float 类型的封装类。

在 FLoat 类中,提供了一些特别的常量:

  • NaN 非数字,值为 0.0f / 0.0
  • NEGATIVE_INFINITY 负数极限值,值为 -1.0f / 0.0f
  • POSITIVE_INFINITY 正数极限值,值为 1.0f / 0.0f

提供了很多方法:

  • 转换成整形数值的方法:floatToIntBits(float)

  • 判断数值合法的方法:isFinite(float)isNaN()

  • 转换成十六进制字符串的方法:toHexString(float)

Double

双精度浮点型 double 类型的封装类。

常量与方法与 Float 类型类似。

Character

字符型 char 类型的封装类。

提供了很多个常量。

提供很多方法:

  • 判断字符大小写和转换大小写的方法
  • 字符属性判断方法

Boolean

布尔类型 boolean 的封装类。

在这个类中提供了布尔运算方法,与运算 logicalAnd(boolean,boolean) ,或运算 logicalOr(boolean,boolean) ,异或运算 logicalXor(boolean,boolean)

Boolean 类中的 compareTo(Boolean) 方法在两个对象值相同时,返回 0,否则根据当前对象的值决定返回值,当前对象值为 true 返回 1,否则返回 -1 。

不同数据类型的转换

数值类型数据可以直接通过各自封装类中的 byteValue()shortValue()IntegerValue()longValue()floatValue()doubleValue() 方法转换成想要的类型。

注意:长度更大的类型转换成长度小的类型时,会损失精度。

字符类型和布尔类型不能转换成数值类型。

参考资料

总结

基本数据类型是最基础的知识,这些数据类型和包装类中的方法都要用的滚瓜烂熟才行。这些基本数据类型里面有些跟 C 语言是一样的,但没有 C 语言中的无符号类型数据,因此在处理一些协议数据的时候,对于无符号类型要特别注意。