Java基本语法

变量

整型

• Java的整数类型有：byte、short、int、long
• Java各整数类型有固定的表数范围和字段长度，不受具体操作系统的影响，以保证Java程序的可移植性。
  表数范围的得出：以byte为例，占用存储空间为1字节即8bit，因此可以表示$ 2^8 = 256 $个数，分成一半正（包含0）一半负，则得到其表数范围为-128~127。
  由于byte的表数范围比较小，使用的时候容易超出其范围，因此需要记一下byte的表数范围，即-128~127。
  可以这样记四种整数类型占用的存储空间，以字节为单位，从小到大分别为：$ 2^0、2^1、2^2、2^3$字节。
  四种整数类型的表数范围，一半正数（0作为正数），一半负数，因此就是：$ -2^{占用的存储空间字节数} \div 2 \sim 2^{占用的存储空间字节数} \div 2 - 1 $
  
• 如果定义byte类型时，给其赋值超出了其范围，会编译失败。编译失败的信息是错误: 不兼容的类型: 从int转换到byte可能会有损失，这里的意思就是要注意=这个赋值号，相当于先存在128这个int型的整数，再赋值给了byte类型的变量。因此实际上超出范围错误虽然是用了超出范围的数，但由于赋值操作，系统先是存在了int类型的数（即任何存在的数实际上都有一个类型），因此实际上产生的是数据类型不兼容的问题。
  
• 声明long型变量，必须以l或L结尾。
  实际上，有时不带l或L也不会出错。本质上还是因为赋值，相当于不带l或L的在int类型表数范围内的数是int型的，赋值给了一个long型的变量，这时会自动类型转换，即int型的数自动转换为long型了。
  
• 通常定义整型变量时，使用int型。

浮点型

• Java的浮点类型有：float、double。
• Java的浮点类型也有固定的表数范围和字段长度，不受具体操作系统的影响。
  虽然float型和int型占用的存储空间都是4byte，但是float型表示的数带有小数点并且表数范围比int型要大，实际上比long型表数范围还大。这是因为对于整型，整个存储空间就是表示一个数，而对于浮点型，存储空间中一部分用来表示数，一部分用来表示幂数即10的几次方，因此表数范围很大。
  

• 浮点型常量有两种表示形式：

  • 十进制数形式（必须有小数点）：如：5.12, 512.0f, .512
  • 科学计数法形式：如：5.12e2, 521E2, 100E-2
• float：单精度，尾数可以精确到7位有效数字。很多情况下，精度很难满足需求，后面会有Java的相关类来表示更大精度的数。
• double：双精度，精度是float的两倍。通常采用这种类型。
• Java的浮点型常量默认为double型，声明float型常量，必须以f或F结尾。
• 如果定义float类型时，给其赋值在其表数范围内，但是没有以f或F结尾，会报错。错误类型为错误: 不兼容的类型: 从double转换到float可能会有损失。也就是说，由于系统默认带小数点的数的类型为double，由于赋值，相当于把double型赋给了float型，因此出现数据类型不兼容的错误。
  
• 通常定义浮点型变量时，使用double型。

字符型

• Java的字符类型有：char。
• 定义char型变量，通常使用一对单引号''，在单引号中写一个字符。
  定义char型变量，也存在可以不使用单引号就能定义的情况，就是直接用一个ASCII码对应的整数范围内的整数定义，此时就相当于定义了一个该整数对应的ASCII码的字符。
  
  注意字符类型就是表示一个字符的类型，因此没有空字符类型。也不能是多个字符，因此就是有且仅有一个字符。
  
• char型数据用来表示通常意义上的字符，其字段长度即占用的存储空间为2 byte。
• Java中所有字符都使用Unicode编码，因此一个字符可以存储一个字母、一个汉字或其他书面语的一个字符。

• 字符型变量的3种表现形式：

  • 字符常量是用单引号''括起来的单个字符。如char c1 = 'a'。
  • Java中还允许使用转义字符\来将其后的字符转变为特殊字符型常量。如char c2 = '\n'。
    
  • 可以直接使用Unicode值来表示字符型常量，\uXXXX。其中XXXX代表一个十六进制整数。如\u000a表示\n。
    
• char类型是可以进行运算的，因为它有对应的Unicode码。

乱码情况和字符集

• 在计算机内部，所有数据都使用二进制表示。每一个二进制位（bit）有0和1两种状态。
  也就是说计算机上所展示了各种数据在底层都是以二进制存储的，因此存在一个对应关系，将我们所看到的数据存储时对应到其对应的二进制表示，同时在我们去读一个数据时，也会将存储的二进制对应到其对应的数据，即还原成我们所看到的样子。
  将我们看的数据对应到其对应的二进制，将二进制数据还原成我们所看到的数据，中间的这个对应关系的就是字符集。

  ASCII码

• 最简单的也是最初的一个字符集就是ASCII码。
• ASCII码：美国制定的一套字符编码，对英文字符与二进制之间的关系做了统一规定，被称为ASCII码。ASCII码一共规定了128个字符的编码。这128个符号只占用了一个字节的后7位，最前面的1位统一规定为0.

• 缺点：不能表示所有字符。

  Unicode编码

• 乱码：世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字可以被解释为不同的符号。因此，要想打开一个文本文件，就必须知道它的编码方式，用错误的编码方式解读，就会出现乱码。
• Unicode：一种编码，将世界上所有的符号都纳入其中。每个符号都给予了一个独一无二的编码，使用Unicode没有乱码的问题。

• 缺点：Unicode只规定了符号的二进制代码，却没有规定这个二进制代码应该如何存储：无法区别Unicode和ASCII；计算机无法区分三个字节表示一个符号还是表示三个符号。另外，英文字母只用一个字节表示就够了，如果Unicode统一规定，每个符号用三个或四个字节表示，那么每个英文字母前都必须有2到3个字节是0，这对于存储空间来说是极大的浪费。

  UTF-8

• UTF-8是在互联网上使用最广的一种Unicode实现方式。
• UTF-8是一种变长的编码方式。它可以使用1~6个字节表示一个符号，字节长度根据不同的符号而变化。

• UTF-8的编码规则：

  • 对于单字节的UTF-8编码，该字节的最高位为0，其余7位用来对字符进行编码（等同于ASCII码）。

  • 对于多字节的UTF-8编码，如果编码包含n个字节，那么第一个字节的前n位为1，第一个字节的n+1位为0，该字节的剩余各位用来对字符进行编码。在第一个字节之后的所有字节，都是最高两位为10，其余6位用来对字符进行编码。

    示例

    用UTF-8方式存储，但用命令行解析报错。是因为，命令行读取文件是用GBK编码方式。因此，出现乱码现象，这里是直接报错。如果不想出现乱码问题，写入与读入的编码方式应该一致。
    

布尔型

• 对于布尔型就不说所谓的表数范围或字段长度了，布尔型只能取两个值：true和false。
• Java中的布尔型与C语言中的不同，不存在0、1表示true或false。
• 通常在条件判断或循环结构中使用。

基本数据类型转换

基本数据类型的转换是指除了boolean型的其他7种之间的转换：byte, short, int, long, float, double, char。

自动类型转换

• 自动类型转换：容量小的类型自动转换为容量大的数据类型。这里的容量指的是表数范围。数据类型按照容量大小排序为：
  
• 有多种类型的数据混合运算时，系统首先自动将所有数据转换为容量最大的那种数据类型，然后再进行计算。
• char型在与其他基本数据类型进行自动转换时，其值就是其对应的Unicode编码所对应的数，而这个数是int型。
• 系统默认的在int类型表数范围内的数的数据类型就是int型。
• byte，short，char之间不会相互转换，它们三者在计算时首先转化为int型。因为由于系统默认的在int类型表数范围内的数据类型为int型，char型就相当于int型。
  需要注意的是，byte与byte之间、short与short之间、char与char之间的转换，也是转换为int型。
• boolean类型不能与其他基本数据类型运算。
• 所有基本数据类型都可以和String数据类型进行转换，当把任何基本数据类型的值和字符串（String）进行连接（+）运算时，基本数据类型的值将自动转化为字符串（String）型。

强制类型转换

• 自动类型转换的逆过程，将容量大的数据类型转换为容量小的数据类型。使用时要加上强制转换符()，但可能造成精度下降或溢出（也称精度损失），需要注意。只是可能，如果强制转换前后值并没有发生变化，那就没有精度下降或溢出。

  • 精度损失的特殊形式：用超过byte表数范围的数强制转换为byte类型。
    
• 强制类型转换不存在四舍五入，就是截断。
• 通常，字符串不能直接转换为基本数据类型，但通过基本类型对应的包装类则可以实现把字符串转换为基本类型。

• boolean类型不能转换为其它任何基本数据类型。

  基本数据类型变量运算规则的特殊情况

• 在定义long型数据时，如果赋值的数是在int型表数范围内，那么不以l或L结尾不会出错。而如果赋值的数超过了int型表数范围内，那么不以l或L结尾会出错。
  
  
• 在定义float型数据时，必须以f或F结尾。因为对于带小数点的数，系统默认就是double型，因此，如果不以f或F结尾，相当于将一个double型赋值给float型变量，会出现数据类型不兼容错误。
  
  
• 整形常量（不超过int型的表数范围）默认类型为int型。
• 浮点型常量默认类型为double型。

字符串类型String

• String不是基本数据类型，属于引用数据类型。
• 声明String类型变量时，使用一对双引号（""）。
• 与字符类型不同，String数据类型存在空字符串的值。
• String可以和所有基本数据类型做运算，即boolean数据类型也能与String数据类型进行运算，且运算只能是连接（+）运算，运算结果仍然是String类型。因为，所有基本数据类型皆可字符串化。