【Java 温故而知新系列】基础知识-02 数据基本类型

1、Java基本数据类型

Java语言是强类型语言，对于每一种数据都定义了明确的具体的数据类型，在内存中分配了不同大小的内存空间。

基本数据类型

• 数值型：整数类型(byte，short，int，long) ；浮点类型(float，double)
• 字符型：char
• 布尔型：boolean

类型	类型名称	关键字	占用内存	取值范围	默认值
整型	字节型	byte	1 Byte(字节)	-128(2^7) ~ 127(2^7-1)	0
	短整型	short	2 Byte(字节)	-32768(2^15) ~ 32767(2^15-1)	0
	整型	int	4 Byte(字节)	-2147483648(2^31) ~ 2147483647(2^31-1)	0
	长整型	long	8 Byte(字节)	-2^63 ~2^63-1	0L
浮点型	单精度浮点型	float	4 Byte(字节)	-3.4028235 × 10^38 ~ 3.4028235×10^38	0.0F
	双精度浮点型	double	8 Byte(字节)	−1.7976931348623157×10^308 ~ 1.7976931348623157×10^308	0.0D
字符型	字符型	char	2 Byte(字节)	表示一个字符，如'a'、'A'	'\u0000'
布尔型	布尔型	boolean	1 Byte(字节)	true、false	false

很长一段时间里对整型数据的取值范围我自己一直几个疑问 ，以byte 举例：byte的取值范围是 -128 （2^7）~ 127（2^7-1）：

1、那么byte的内存是 1 字节刚好是8位，它的取值范围为什么是2^7而不是2^8呢 ？？？

2、最小值是-2^7，为什么最大值是2^7-1而不是 2^7呢 ？？？

有没有跟我一样的小伙伴 ？ O(∩_∩)O哈哈~ 咋们接着往下看，看我细细道来！！！

疑问1：

因为 byte 是有符号整型，需要表示正数、负数以及零，所以需要用一位来表示符号，最高位被用作符号位，所以最终表示数字范围只能是2^7 而不是2^8。

• 如果最高位（最左边的一位）是0，则该数为正数或零。
• 如果最高位是1，则该数为负数。

个人觉得第一个疑问还是比较好理解的，有符号位嘛，占一位所以少了一位。

疑问2：

最大值：最高位被用作符号位，因此当这7个位全部为1且符号位为0时得到的就是最大正值（二进制： 01111111），而二进制 01111111 转换为十进制的值就是127，所以byte最大值刚好就是 2^7-1；

最小值：对于最小的负数 -128，这是因为在二进制补码中，所有8位都是1（即 11111111）表示的是 -1。而当只有最高位为1，其余位都为0（即 10000000）时，根据二进制补码规则，这个值代表的是 -2^7 = -128。

到此我的2个疑问就都解开了， 不知道有没有解开小伙伴你们的疑问呢？反思一下有这个疑问的根本原因是没搞明白二进制的补码规则。欢迎大家进行探讨哈。

下面是网上搜罗的补码规则以及设计出补码的原因，仅供我自己和大家参考：

二进制补码规则：

1. 正数的补码
　　对于正数，其补码就是它自身的二进制表示。例如，十进制数 5 的8位二进制表示为 00000101，这也是它的补码表示。

2. 负数的补码
　　要获得一个负数的补码表示，可以按照以下步骤操作：

• 找到对应的正数：先确定该负数绝对值的二进制表示。
• 取反：将上述二进制数中的每一位取反（即将所有的 0 变成 1，所有的 1 变成 0），这一步也称为一的补码（One's Complement）。
• 加1：在取反后的结果上加 1，得到的就是该负数的二进制补码表示。

3. 补码的优点

• 简化了加法器的设计：无论是正数还是负数，都可以用同一个硬件电路来进行加法运算。
• 消除了正零和负零的区别：在补码系统中，只有唯一的一个零（所有位均为 0），而不存在两个不同的零。
• 自动处理溢出：当发生溢出时，只要忽略最左边的进位位，结果仍然是正确的。

2、运算

float 与 double

Java 不能隐式执行向下转型，因为这会使得精度降低。

1.1 字面量属于 double 类型，不能直接将 1.1 直接赋值给 float 变量，因为这是向下转型。

// float f = 1.1;

在代码中输入 float f = 1.1; 会得到如下清晰的提示

1.1f 字面量才是 float 类型。

1 float f = 1.1f;

隐式类型转换

因为字面量 1 是 int 类型，它比 short 类型精度要高，因此不能隐式地将 int 类型向下转型为 short 类型。对于 short s = 1; s = s + 1;由于 1 是 int 类型，因此 s+1 运算结果也是 int型，需要强制转换类型才能赋值给 short 型

short s = 1;
// s = s + 1;

在代码中输入s = s + 1; 会得到如下清晰的提示

但是使用 += 或者 ++ 运算符会执行隐式类型转换。

1 s += 1;
2 s++;

上面的语句相当于将 s + 1 的计算结果进行了向下转型：

1 s = (short) (s + 1);

switch

在 Java 5 以前，switch(expr)中，expr 只能是 byte、short、char、int。从 Java5 开始，Java 中引入了枚举类型，expr 也可以是 enum 类型，从 Java 7 开始，expr 还可以是字符串（String），但是长整型（long）在目前所有的版 本中都是不可以的

1 String temp = "a";
2 switch (temp) {
3     case "a":
4         System.out.println("aaa");
5         break;
6     case "b":
7         System.out.println("bbb");
8         break;
9 }

switch 不支持 long、float、double，是因为 switch 的设计初衷是对那些只有少数几个值的类型进行等值判断，如果值过于复杂，那么还是用 if 比较合适。

当switch(expr) 中的expr 是long 类型时，会得到如下清晰的提示