前置知识

计算机世界中只有二进制。那么在计算机中存储和运算的所有数据都要转为二进制。包括数字、字符、图片、声音、视频等。

进制

进制也就是进位计数制，是人为定义的带进位的计数方法 。不同的进制可以按照一定的规则进行转换。

进制的分类

• 十进制：由0到9 数字组成，进位规则：逢十进一，
• 二进制：由0到1 数字组成，进位规则：逢二进一
• 八进制：由0到7 数字组成，进位规则：逢八进一
• 十六进制：由0到9数字和字母a到f 组成，进位规则：逢十六进一

在Java代码中如何表示四种进制的值

public class Demo1 {/*十进制：Java中，数值默认都是10进制，不需要加任何修饰。二进制：数值前面以0b开头，b大小写都可以。八进制：数值前面以0开头。十六进制：数值前面以0x开头，x大小写都可以。注意: 书写的时候, 虽然加入了进制的标识, 但打印在控制台展示的都是十进制数据.*/public static void main(String[] args) {// 十进制：正常表示System.out.println(10);//10//二进制：0b或0B开头System.out.println(0B10);//2//十六进制：0x或0X开头System.out.println(0x10);//16//八进制：0开头 System.out.println(010);//8}
}

计算机如何存储运算数据

计算机中的数据，都是以二进制补码的形式在存储和运算，而补码则是通过反码和原码推算出来的。

• 原码 ：可直观看出数据大小，就是二进制定点表示法，即最高位为符号位，【0】表示正，【1】表示负，其余位表示数值的大小。
• 反码 : 正数的反码与其原码相同，负数的反码是对其原码逐位取反，但符号位除外。
• 补码 : 数据以该状态进行运算，正数的补码与其原码相同；负数的补码是在其反码的末位加1。

Java中如何存储字符

在计算机的内部都是二进制的0、1数据，如何让计算机可以直接识别人类文字的问题呢？就产生出了编码表的概念。编码表 ：就是将人类的文字和一个十进制数进行对应起来组成一张表格。常见字符和数值的对应关系如下图所示：

总结：

• 将所有的英文字母，数字，符号都和十进制进行了对应，因此产生了世界上第一张编码表ASCII（Amercan Standard Code for Information Interchange 美国标准信息交换码）。
• Unicode 是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。
• Java中使用的字符集：Unicode字符集。存储字符时：需要查找码表,找到字符对应的数字,将数字转换为二进制数存放到计算机中 。使用字符时：将对应的二进制数转换为十进制 找到ASC表中对应的字符 显示出来
• 如果编码和解码的使用不是同一种编码表，则会出现乱码问题。

例如：

public class Demo {public static void main(String[] args) {//字符类型变量char c = 'a';int i = 1;//字符类型和int类型计算System.out.println(c + i);//98}
}

计算机中的存储单位

• 进制：计算机中的数据不同于人们生活中的数据，人们生活采用十进制数，而计算机中全部采用二进制数表示，它只包含0、1两个数，逢二进一，1+1=10。每一个0或者每一个1，叫做一个bit（比特）。
• 字节：是我们常见的计算机中最小存储单元。计算机存储任何的数据，都是以字节的形式存储，右键点击文件属性，我们可以查看文件的字节大小。 8个bit（二进制位） 0000-0000表示为1个字节，写成1 byte或者1 B，计算机数据计量单位 如下所示

数据类型

Java是一种强类型语言，针对每种数据都给出了明确的数据类型 。Java的数据类型分为两大类：

• 基本数据类型：包括 整数、浮点数、字符、布尔类型
• 引用数据类型：包括 类、数组、接口。

今天我们重点学习的是基本数据类型，关于引用数据类型，后面我们会重点学习。

那为什么会有不同的数据类型呢？

• 不同的数据类型分配了不同的内存空间
• 不同的内存空间，所存储的数据大小是不一样的

在这里，我们给出每种基本数据类型的内存占用和取值范围，大家了解一下：

整型系列(整数)

/*
注意事项：Java中的默认整数类型是int，给 byte 或者 short赋值时，其值只要不超出其取值范围就可以直接赋值，否则报错声明long类型数值的时候 要在数值的末尾+l/L。 建议使用大写的L*/
public class Demo01DataTypeTest {public static void main(String[] args) {/*（1）byte：字节类型： 占内存：1个字节  存储范围：-128~127*/byte b = 127;//  b = 128;  不兼容的类型: 从int转换到byte可能会有损失System.out.println("b = " + b);/*short：短整型类型：占内存：2个字节，存储范围：-32768~32767*/short s = 20;System.out.println("s = " + s);/*int：整型：占内存：4个字节，存储范围：-2的31次方 ~ 2的31次方-1*/int i = 30;System.out.println("i = " + i);/*long：长整型：占内存：8个字节，存储范围：-2的63次方 ~ 2的63次方-1*/long l = 2222222222L; //如果要表示某个超过int范围的常量整数它是long类型，那么需要在数字后面加LSystem.out.println("l = " + l);}
}

浮点型系列（小数）

/*
浮点型：1.	浮点类型 默认的数据类型是 double，2.	声明float类型的数据 要在数值的末尾 + f/F建议大家使用 F3.浮点类型底层采用的是科学计数法表示double d1 = 3.14e2;d1 = 3.14E2;4. 小数底层存储方式与 整数不同，细分为 符号位 指数位  尾数位5. 小数不能精确的表示一个值*/
public class Demo02DataTypeTest {public static void main(String[] args) {/*float：单精度浮点型占内存：4个字节精度：科学记数法的小数点后6~7位*/float f = 3.14F; //如果要表示某个常量小数是float类型，那么需要在数字后面加F或f，否则就是double类型System.out.println("f = " + f); //f = 3.14f = 3.14E10F;System.out.println("f = " + f); //f = 3.13999995E10/*double：双精度浮点型占内存：8个字节精度：科学记数法的小数点后15~16位*/double d = 3.14;System.out.println("d = " + d); //d = 3.14d = 3.14e10;System.out.println("d = " + d); //d = 3.14E10}
}

单字符类型：char

字符常量的几种表示方式

• 一个字符 ，例如：'A'，'0'，'尚'
• 转义字符，例如：\n：换行 。转义：把一个字符通过在前面附加“\”符号，让它从自己原本的含义，转变为新的含义
• \u字符的Unicode编码值的十六进制型
• 直接给char类型变量赋值十进制的0~65535之间的Unicode编码值

/*
字符类型:占内存：2个字节 ,有且只能存储一个字符*/
public class Demo04DataTypeTest {public static void main(String[] args) {//一个字符char c1 = 'A';System.out.println("c1 = " + c1);  //c1 = A//（2）转义字符char c2 = '\t';System.out.println("你好" + c2 + "世界");  //你好	世界//（3）字符的Unicode编码值的十六进制型char c3 = '\u5c1a'; System.out.println("c3 = " + c3);  //c3 = 尚//（4）直接给char类型变量赋值十进制的0~65535之间的Unicode编码值char c4 = 97;System.out.println(c4);// a}
}

 布尔类型

虽然计算机底层使用0和1表示false和true，但是在代码中不能给boolean类型的变量赋值0和1，只能赋值false和true

/*
boolean占内存：1个字节有且仅有两个值 true / false*/
public class Demo03DataTypeTest {public static void main(String[] args) {boolean flag = true;System.out.println(flag); //trueflag = false;System.out.println(flag); //false}
}

总结：

• 书写long类型的常量，需要在数字后面加大写L（建议用大写）或小写l
• 如果要表示某个常量小数是float类型，那么需要在数字后面加F或f，否则就是double类型
• 书写char类型的字符常量，我们可以直接写单个字符或者写转义字符又或者直接写Unicode编码值的十六进制形式。因为在Java中是使用Unicode编码表表示。（兼容ASCII码），每一个字符都有一个唯一的Unicode编码值。
• 虽然计算机底层使用0和1表示false和true，但是在代码中不能给boolean类型的变量赋值0和1，只能赋值false和true
• 浮点类型不精确，因为十进制的小数部分转二进制会需要舍去。float类型的4个字节能表示的数字范围比long类型的8个字节还要大因为小数底层存储方式与整数不同

变量

字面量就是数据/数值，只有“字面量”机制的话，是远远不够的，因为只有字面量内存是无法重复利用的。使用变量之后，内存空间就得到了复用。所谓变量：可变化的量。它的意思是变量中存储的数据不是一成不变的，是可以被改变的， 假设变量 i 中之前存储的数据是 10，我们可以将 10 换成 100，变量就是这个意思。声明变量的实质就是申请内存空间。变量的作用：用来存储数据，代表内存的一块存储区域，这块内存中的值是可以改变的。根据变量名进行使用，可以输出，也可以修改值。变量定义的格式包括三个要素：

• 数据类型：规定了变量可以存储数据大小及存储什么样子的数据
• 变量名：告诉程序员如何访问这块内存及其里面的数据
• 数据值：存储在变量中的数据

变量的声明和赋值

• 方式一：先声明，后赋值（使用前赋值即可）

public class Demo01Variable {public static void main(String[] args) {/*变量的定义格式数据类型 变量名称;变量名称 = 数据值;*/byte a;//声明了一个byte类型(1个字节)的变量,给变量名称叫做a//把数字66存储到byte类型的变量a中a = 66;//打印变量a中保存的数据System.out.println(a);// 66//把数字88存储到byte类型的变量a中,原有的数据66将被替换a = 88;//打印变量a中保存的数据System.out.println(a);// 88}
}

 还可以在同一行声明多个同一种数据类型的变量，中间使用逗号隔开。但不建议使用这种方式，降低程序的可读性。

public class Demo02Variable {public static void main(String[] args) {/*变量的定义格式数据类型 变量名称1,变量名称2,变量名称3;变量名称1 = 数据值1;变量名称2 = 数据值2;变量名称3 = 数据值3;*///声明了三个int类型(4个字节)的变量,给每个变量分别起名为c,d,eint c, d, e;//给c,d,e 变量分别赋值c = 200;d = 300;e = 500;//打印各种变量中保存的数据System.out.println(c);//200System.out.println(d);//300System.out.println(e);//500}
}

• 方式二：声明变量且同时赋值 

public class Demo03Variable {public static void main(String[] args) {/*变量的定义格式二:数据类型 变量名称 = 数据值;*///声明了一个short类型(2个字节)的变量,变量名称为b,同时给b赋值为100short b = 100;System.out.println(b);// 100}
}

也可以在同一行声明多个同一种数据类型的变量，中间使用逗号隔开。但不建议使用这种方式，降低程序的可读性。

public class Demo04Variable {public static void main(String[] args) {/*变量的定义格式数据类型 变量名称1 = 数据值1,变量名称2 = 数据值2,变量名称3 =数据值3 ;*///声明3个long类型的变量f,g,h，并且同时各自赋值long f = 600L,g = 700L,h = 800L;//打印long类型(8个字节)的变量中保存的内容System.out.println(f);  //600System.out.println(g);  //700System.out.println(h);  //800}
}

变量定义的注意事项:

• 变量名称：在同一个大括号范围内，变量的名字不可以相同。对变量重写赋值时，前面一定不要加数据类型，否则 相当于重新声明一个新的变量会报错
• 变量的作用域：变量的有效范围。大家可以记住一句话，变量出了所在的大括号就从内存中释放了。如果超过作用域，也会报“找不到符号”错误 。例如：局部变量只在方法体当中有效，方法体执行结束该变量的内存就释放了。
• 变量赋值：定义的变量，不赋值不能使用。赋值又叫初始化，如果没有初始化，会报“未初始化”错误
• 定义long类型的变量时：需要在整数的后面加L（大小写均可，建议大写）。因为整数默认是int类型，整数太大可能超出int范围。
• 定义float类型的变量时：需要在小数的后面加F（大小写均可，建议大写）。因为浮点数的默认类型是 double， double的取值范围是大于float的，类型不兼容。
• 什么类型变量一定要存储什么类型的字面值，存储了其他类型的数据就可以报错。例如：int类型的变量存储了字符串就会报错

代码示例

public class Demo04Variable {public static void main(String[] args) {/*1. 变量名不允许重复定义*/int a = 10;// int a = 20;  错误代码，重复定义变量名a = 20;System.out.println(a);/*3. 变量在使用之前一定要进行赋值*/int i;//System.out.println(i);错误/*4. 定义float和long变量的注意事项定义float类型变量的使用: 需要在数值的后面加入F的标识,F可以大写也可以小写.但是, 建议大写定义long类型变量的使用 : 需要在数值的后面加入L的标识,L可以大写也可以小写.但是, 建议大写*/float f = 12.3F;long l = 1000L;System.out.println(f);System.out.println(l);/*5. 变量的作用域范围变量的作用域 : 只在它所在的大括号中有效*/{int x = 20;// 当这个大括号中的代码执行完毕后, 内部所[定义]的变量就会丛内存中消失System.out.println(x);}//System.out.println(x); 错误：变量的作用域 : 只在它所在的大括号中有效}
}

数据类型转换

• Java程序中要求参与的运算的数据，必须要保证数据类型的一致性，如果数据类型不一致将发生类型的转换。
• boolean类型不参与数据类型转换。

自动类型转换

• 将 取值范围小的类型 自动提升为 取值范围大的类型的过程就是自动类型转换。
• 自动类型转换是自动完成的,不需要我们代码的干预。
• 自动类型转换对原有数据大小是没有影响的，数据类型的转换关系（取值范围从小到大），如图所示：

下列情况就会发生自动类型转换

• 当把存储范围小的值（常量值、变量的值、表达式计算的结果值）赋值给了存储范围大的变量时，

int i = 'A';//char自动升级为int
double d = 10;//int自动升级为doublebyte b = 127; //右边的整数常量值必须在-128~127范围内
//byte bigB = 130;错误，右边的整数常量值超过byte范围
long num = 1234567; //右边的整数常量值如果在int范围呢，编译和运行都可以通过，这里涉及到数据类型转换
long bigNum = 12345678912L;//右边的整数常量值如果超过int范围，必须加L，否则编译不通过

• 当存储范围小的数据类型与存储范围大的数据类型一起混合运算时，会按照其中最大的类型运算

int i = 1;
byte b = 1;
double d = 1.0;double sum = i + b + d;//混合运算，升级为double

• 当byte,short,char数据类型进行算术运算时，按照int类型处理

byte b1 = 1;
byte b2 = 2;
byte b3 = b1 + b2;//编译报错，b1 + b2自动升级为intchar c1 = '0';
char c2 = 'A';
System.out.println(c1 + c2);//113 

强制类型转换

• 将取值范围大的类型 强制转换成 取值范围小的类型 的过程就是强制类型转换

特点：

• 自动转换是Java自动执行的，而强制转换需要我们自己手动执行。
• 转换格式：数据类型 变量名 = （数据类型）被转数据值；
• 强制类型转换对原有数据大小是有影响的，有可能造成数据溢出和精度损失

下列情况就会发生强制类型转换

当把存储范围大的值（常量值、变量的值、表达式计算的结果值）赋值给了存储范围小的变量时，需要强制类型转换，提示：有风险，可能会损失精度或溢出

public class Demo02Convert {public static void main(String[] args) {short s = 1;/*s是short类型,1是int类型,运算时类型不一致,会发生自动类型转换short类型(2个字节)的s会自动转换成int类型最终变成了两个int数据相加,结果是int类型不能直接赋值给左侧的short类型的变量s但是在赋值之前把int类型的结果,强制转换成short类型(砍掉左侧的2个字节的内容),*/s = (short) (s + 1);System.out.println(s);double d = 9.999;int i = (int) d;//精度损失System.out.println(i);//9int a = 8888;byte b = (byte) a;//数据溢出System.out.println(b);//-72}}

当某个值想要提升数据类型时，也可以使用强制类型转换。提示：这个情况的强制类型转换是没有风险的。

int i = 1;
int j = 2;
double shang = (double)i/j;

基本数据类型之间是存在固定的转换规则的，无论是哪个程序， 将这 6 个规则套用进去，问题迎刃而解：

1. 八种基本数据类型中，除 boolean 类型不能转换，剩下七种类型之间都可以进行转换；
2. 如果整数型字面量没有超出 byte,short,char 的取值范围，可以直接将其赋值给 byte,short,char 类型的变量；
3. 小容量向大容量转换称为自动类型转换，容量从小到大的排序为：byte < short(char) < int < long < float < double，其中 short 和 char 都占用两个字节，但是 char 可以表示更大 的正整数；
4. 大容量转换成小容量，称为强制类型转换，编写时必须添加“强制类型转换符”，但运行时可能出现精度损失，谨慎使用；
5. byte,short,char 类型混合运算时，先各自转换成 int 类型再做运算；
6. 多种数据类型混合运算，各自先转换成容量最大的那一种再做运算；