第 5 章 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，例如int、double和String等。Java语言的数据类型分为：基本类型和引用类型。
5.1 基本数据类型
基本类型表示简单的数据，基本类型分为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 整型类型
从图5-1可见Java中整数类型包括：byte、short、int和long ，它们之间的区别仅仅是宽度和范围的不同。Java中整数都是有符号，与C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），无论你计算机是32位的还是64位的，byte类型整数都是一个字节（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
Java语言的整型类型默认是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①行的16是默认整数类型，即int类型常量。代码②行16是byte整数类型。代码③行的16是short类型。代码第④行的16是int类型。代码第⑤行的16后加了L，这是说明long类型整数。代码第⑥行的16后加了l（小写英文字母l），这是也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类型整数时候很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
浮点类型主要用来储存小数数值，也可以用来储存范围较大的整数。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
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①行的360.66是默认浮点类型double。代码②行360.66f是float浮点类型，float浮点类型常量表示时，数值后面需要加f或F。代码第③行的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 数字表示方式
整数类型和浮点类型都表示数字类型，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字的值呢？下面介绍一下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，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声明字符类型，Java中的字符常量必须用单引号括起来的单个字符，如下所示：
char c = 'A';
Java字符采用双字节Unicode编码，占两个字节（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 字符类型也属于是数值类型，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的存储范围在u0000~uFFFF，所以char类型取值范围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。常见的转义符的含义参见表5-3。
表 5-3 转义符
示例如下：
//在Hello和World插入制表符
String specialCharTab1 = "HellotWorld.";
//在Hello和World插入制表符，制表符采用Unicode编码u0009表示
String specialCharTab2 = "Hellou0009World.";
//在Hello和World插入换行符
String specialCharNewLine = "HellonWorld.";
//在Hello和World插入回车符
String specialCharReturn = "HellorWorld.";
//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: Hello World.
水平制表符tab2: Hello World.
换行: Hello
World.
回车: Hello
World.
双引号: Hello"World".
单引号: Hello'World'.
反斜杠: HelloWorld.
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：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，如下所示。
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可见数值类型包括了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，列类型转换顺序如图5-2所示，从左到右是自动。
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
示例如下：
// 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行中表达式loatNum * 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，所以最后的结果是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“强制类型转换”为int类型，这显然是没有必要，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可见这个转换是自动，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种转换。示例代码如下：
//int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：
3.0
3.3333333
上述代码比较输出结果发现c1和c2变量小数部分差别比较大的，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从结果是小数，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，结果也是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：
6666666666
-1923267926
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，引用数据类型用了表示复杂数据类型，如图5-3所示，包含：类、接口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，它们的保持方式如图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，保持到内存地址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是引用类型变量，这样一来str1和str2保存了相同的内存地址，都指向“Hello”对象。见图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。
图5-4 引用数据类型赋值过程1
当程序执行完第⑤行时，字符串“World”对象被创建，保持到内存地址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，见图5-5所示。
图5-5 引用数据类型赋值过程2
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。