## 九、Java 中的数据类型

“二哥，[上一节](https://mp.weixin.qq.com/s/IgBpLGn0L1HZymgI4hWGVA)提到了 Java 变量的数据类型，是不是指定了类型就限定了变量的取值范围啊？”三妹吸了一口麦香可可奶茶后对我说。

“三妹，你不得了啊，长进很大嘛，都学会推理判断了。Java 是一种静态类型的编程语言，这意味着所有变量必须在使用之前声明好，也就是必须得先指定变量的类型和名称。”

Java 中的数据类型可分为 2 种：

1）**基本数据类型**。

基本数据类型是 Java 语言操作数据的基础，包括 boolean、char、byte、short、int、long、float 和 double，共 8 种。

2）**引用数据类型**。

除了基本数据类型以外的类型，都是所谓的引用类型。常见的有数组（对，没错，数组是引用类型）、class（也就是类），以及接口（指向的是实现接口的类的对象）。

来个思维导图，感受下。

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通过[上一节](https://mp.weixin.qq.com/s/IgBpLGn0L1HZymgI4hWGVA)的学习，我们知道变量可以分为局部变量、成员变量、静态变量。

当变量是局部变量的时候，必须得先初始化，否则编译器不允许你使用它。拿 int 来举例吧，看下图。

![](https://cdn.jsdelivr.net/gh/itwanger/Tech-Sister-Learn-Java/images/nine-02.png)

当变量是成员变量或者静态变量时，可以不进行初始化，它们会有一个默认值，仍然以 int 为例，来看代码：

```java
/**
 * @author 微信搜「沉默王二」，回复关键字 PDF
 */
public class LocalVar {
    private int a;
    static int b;

    public static void main(String[] args) {
        LocalVar lv = new LocalVar();
        System.out.println(lv.a);
        System.out.println(b);
    }
}
```

来看输出结果：

```
0
0
```

瞧见没，int 作为成员变量时或者静态变量时的默认值是 0。那不同的基本数据类型，是有不同的默认值和大小的，来个表格感受下。

| 数据类型 | 默认值   | 大小  |
| -------- | -------- | ----- |
| boolean  | false    | 1比特 |
| char     | '\u0000' | 2字节 |
| byte     | 0        | 1字节 |
| short    | 0        | 2字节 |
| int      | 0        | 4字节 |
| long     | 0L       | 8字节 |
| float    | 0.0f     | 4字节 |
| double   | 0.0      | 8字节 |

那三妹可能要问，“比特和字节是什么鬼？”

比特币听说过吧？字节跳动听说过吧？这些名字当然不是乱起的，确实和比特、字节有关系。

**1）bit（比特）**

比特作为信息技术的最基本存储单位，非常小，但大名鼎鼎的比特币就是以此命名的，它的简写为小写字母“b”。

大家都知道，计算机是以二进制存储数据的，二进制的一位，就是 1 比特，也就是说，比特要么为 0 要么为 1。

**2）Byte（字节）**

通常来说，一个英文字符是一个字节，一个中文字符是两个字节。字节与比特的换算关系是：1 字节 = 8 比特。

在往上的单位就是 KB，并不是 1000 字节，因为计算机只认识二进制，因此是 2 的 10 次方，也就是 1024 个字节。

（终于知道 1024 和程序员的关系了吧？狗头保命）

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接下来，我们再来详细地了解一下 8 种基本数据类型。

### 01、布尔

布尔（boolean）仅用于存储两个值：true 和 false，也就是真和假，通常用于条件的判断。代码示例：

```java
boolean flag = true;
```


### 02、byte

byte 的取值范围在 -128 和 127 之间，包含 127。最小值为 -128，最大值为 127，默认值为 0。

在网络传输的过程中，为了节省空间，常用字节来作为数据的传输方式。代码示例：


```java
byte a = 10;
byte b = -10;
```




### 03、short

short 的取值范围在 -32,768 和 32,767 之间，包含 32,767。最小值为 -32,768，最大值为 32,767，默认值为 0。代码示例：

```java
short s = 10000;
short r = -5000;
```



### 04、int

int 的取值范围在 -2,147,483,648（-2 ^ 31）和 2,147,483,647（2 ^ 31 -1）（含）之间，默认值为 0。如果没有特殊需求，整形数据就用 int。代码示例：

```java
int a = 100000;
int b = -200000;
```

### 05、long

long 的取值范围在 -9,223,372,036,854,775,808(-2^63) 和 9,223,372,036,854,775,807(2^63 -1)（含）之间，默认值为 0。如果 int 存储不下，就用 long，整形数据就用 int。代码示例：

```java
long a = 100000L; 
long b = -200000L;
```

为了和 int 作区分，long 型变量在声明的时候，末尾要带上大写的“L”。不用小写的“l”，是因为小写的“l”容易和数字“1”混淆。

### 06、float

float 是单精度的浮点数，遵循 IEEE 754（二进制浮点数算术标准），取值范围是无限的，默认值为 0.0f。float 不适合用于精确的数值，比如说货币。代码示例：

```java
float f1 = 234.5f;
```

为了和 double 作区分，float 型变量在声明的时候，末尾要带上小写的“f”。不需要使用大写的“F”，是因为小写的“f”很容易辨别。


### 07、double

double 是双精度的浮点数，遵循 IEEE 754（二进制浮点数算术标准），取值范围也是无限的，默认值为 0.0。double 同样不适合用于精确的数值，比如说货币。代码示例：

```java
double d1 = 12.3
```

那精确的数值用什么表示呢？最好使用 BigDecimal，它可以表示一个任意大小且精度完全准确的浮点数。针对货币类型的数值，也可以先乘以 100 转成整形进行处理。

Tips：单精度是这样的格式，1 位符号，8 位指数，23 位小数，有效位数为 7 位。

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双精度是这样的格式，1 位符号，11 位指数，52 为小数，有效位数为 16 位。

![](https://cdn.jsdelivr.net/gh/itwanger/Tech-Sister-Learn-Java/images/nine-05.png)

取值范围取决于指数位，计算精度取决于小数位（尾数）。小数位越多，则能表示的数越大，那么计算精度则越高。

>一个数由若干位数字组成，其中影响测量精度的数字称作有效数字，也称有效数位。有效数字指科学计算中用以表示一个浮点数精度的那些数字。一般地，指一个用小数形式表示的浮点数中，从第一个非零的数字算起的所有数字。如 1.24 和 0.00124 的有效数字都有 3 位。

### 08、char

char 可以表示一个 16 位的 Unicode 字符，其值范围在 '\u0000'（0）和 '\uffff'（65,535）（包含）之间。代码示例：

```java
char letterA = 'A'; // 用英文的单引号包裹住。
```

那三妹可能要问，“char 既然只有一个字符，为什么占 2 个字节呢？”

“主要是因为 Java 使用的是 Unicode 字符集而不是 ASCII 字符集。”

这又是为什么呢？我们留到下一节再讲。

基本数据类型在作为成员变量和静态变量的时候有默认值，引用数据类型也有的。

String 是最典型的引用数据类型，所以我们就拿 String 类举例，看下面这段代码：

```java
/**
 * @author 微信搜「沉默王二」，回复关键字 PDF
 */
public class LocalRef {
    private String a;
    static String b;

    public static void main(String[] args) {
        LocalRef lv = new LocalRef();
        System.out.println(lv.a);
        System.out.println(b);
    }
}
```

输出结果如下所示：

```
null
null
```

null 在 Java 中是一个很神奇的存在，在你以后的程序生涯中，见它的次数不会少，尤其是伴随着令人烦恼的“[空指针异常](https://mp.weixin.qq.com/s/PBqR_uj6dd4xKEX8SUWIYQ)”，也就是所谓的 `NullPointerException`。

也就是说，引用数据类型的默认值为 null，包括数组和接口。

那三妹是不是很好奇，为什么数组和接口也是引用数据类型啊？

先来看数组：

```java
/**
 * @author 微信搜「沉默王二」，回复关键字 java
 */
public class ArrayDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int [] arrays = {1,2,3};
        System.out.println(arrays);
    }
}
```

arrays 是一个 int 类型的数组，对吧？打印结果如下所示：

```
[I@2d209079
```

`[I` 表示数组是 int 类型的，@ 后面是十六进制的 hashCode——这样的打印结果太“人性化”了，一般人表示看不懂！为什么会这样显示呢？查看一下 `java.lang.Object` 类的 `toString()` 方法就明白了。

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数组虽然没有显式定义成一个类，但它的确是一个对象，继承了祖先类 Object 的所有方法。那为什么数组不单独定义一个类来表示呢？就像字符串 String 类那样呢？

一个合理的解释是 Java 将其隐藏了。假如真的存在一个 Array.java，我们也可以假想它真实的样子，它必须要定义一个容器来存放数组的元素，就像 String 类那样。

```java
public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];
}
```

数组内部定义数组？没必要的！

再来看接口：

```java
/**
 * @author 微信搜「沉默王二」，回复关键字 Java
 */
public class IntefaceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        System.out.println(list);
    }
}
```

List 是一个非常典型的接口：

```java
public interface List<E> extends Collection<E> {}
```

而 ArrayList 是 List 接口的一个实现：

```java
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{}
```

对于接口类型的引用变量来说，你没法直接 new 一个：

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只能 new 一个实现它的类的对象——那自然接口也是引用数据类型了。

来看一下基本数据类型和引用数据类型之间最大的差别。

基本数据类型：

1、变量名指向具体的数值。
2、基本数据类型存储在栈上。

引用数据类型：

1、变量名指向的是存储对象的内存地址，在栈上。
2、内存地址指向的对象存储在堆上。

看到这，三妹是不是又要问，“堆是什么，栈又是什么？”

堆是堆（heap），栈是栈（stack），如果看到“堆栈”的话，请不要怀疑自己，那是翻译的错，堆栈也是栈，反正我很不喜欢“堆栈”这种叫法，容易让新人掉坑里。

堆是在程序运行时在内存中申请的空间（可理解为动态的过程）；切记，不是在编译时；因此，Java 中的对象就放在这里，这样做的好处就是：

>当需要一个对象时，只需要通过 new 关键字写一行代码即可，当执行这行代码时，会自动在内存的“堆”区分配空间——这样就很灵活。

栈，能够和处理器（CPU，也就是脑子）直接关联，因此访问速度更快。既然访问速度快，要好好利用啊！Java 就把对象的引用放在栈里。为什么呢？因为引用的使用频率高吗？

不是的，因为 Java 在编译程序时，必须明确的知道存储在栈里的东西的生命周期，否则就没法释放旧的内存来开辟新的内存空间存放引用——空间就那么大，前浪要把后浪拍死在沙滩上啊。

这么说就理解了吧？

“好了，三妹，关于 Java  中的数据类型就先说这么多吧，你是不是已经清楚了？”转动了一下僵硬的脖子后，我对三妹说。