Java中的基本数据类型

本篇我们对java的基本数据类型进行学习，同样也是面试喜欢考的基础内容，所以我们给它好好的过一遍。

 

首先我们得知道，java有两大数据类型：

基本数据类型（又叫内置数据类型）

引用数据类型

基本数据类型比较简单，就是int、long这样的，引用数据类型类似c++的指针，它指向一个对象，我们用的所有的对象或数组都属于引用数据类型，它的默认值都是null。

本篇文章关注的是基本数据类型，但是同时也会说明这些基本类型对应的包装类，这个包装类就是引用类型。

 

1. 八大基本数据类型

java有8种基本数据类型，这个需要记住

4个整数类型：byte、short、int、long

2个浮点数类型：float、double

1个字符类型：char

1个布尔类型：boolean

看到这几个熟悉的名字，大家应该完全明白什么是基本数据类型了，简单来说，其实就是我们常用的小写的数据类型。

下图是它们所占的位数和字节数，其中boolean没有明确的定义，但是一般是只占一位。

基本类型	位数	字节	最小值	最大值	默认值
byte	8	1	-128	127	0
short	16	2	-32768	32767	0
int	32	4	-2147483648	2147483647	0
long	64	8	-9223372036854775808	9223372036854775807	0L（L不分大小写，但是小写容易和1混淆，所以一般大写）
char	16	2	'u0000'	'\uFFFF'	'u0000'（即为空格）
float	32	4	1.4 E-45	3.4028235 E38	0f
double	64	8	4.9 E-324	1.7976931348623157 E308	0d
boolean	1		无最大最小值之分	无最大最小值之分	false

E是科学计数法，E后面的数字代表E前面的数字要乘以10的多少次方，例如3.14E-3就是乘以10的负三次方：

3.14 x 0.001 =0.00314

然后这些最大值最小值，可以通过它们的包装类里的MAX_VALUE和MIN_VALUE两个常量查看，例如：

        System.out.println("Integer最小值：" + Integer.MIN_VALUE);  
        System.out.println("Integer最大值：" + Integer.MAX_VALUE)

关于什么是包装类，第三小节会详细说明，这里先剧透一下，就是Integer、Double之类的和基本数据类型对应的大写的类。

 

2. char数据的赋值

char类型较为特殊，它在java中是Unicode编码，且占2个字节16位，无符号，所以它的范围0-65535。可以理解成可以存65536个不同的符号，但是计算机是不能直接存符号的。所以它本质上其实是用整数存储，但是使用了Unicode码代表字符，每个字符都有一个专属固定的Unicode码，所以每个数字都对应一个符号。

而另一种赋值方式是通过十六位的Unicode编码，这种比较特殊，用起来可能比较少，格式就是'\u1234'这样。'\u'代表这是个Unicode字符，里面四位数字其实是16进制的Unicode码。char的包装类中的MAX_VALUE和MIN_VALUE两个常量也是以这种方式存储的字符。

例如：对char赋值'\u7801'或整数30721，结果都等于字符：码。如果你将16进制的7801计算为10进制，就会发现结果就是30721。

所以总共可以用三种形式给它赋值

①单引号包住的单个字符

②0-65535中的整数（Unicode值的十进制）

③单引号包住的字符编码（Unicode值的十六进制）

当然结果和范围是一样的，它最终只能代表一个字符，所以我们一般使用的时候用第一种方式赋值就行了。只是以后看到有人赋值整数结果却是字符时，不要大惊小怪就好。

例如：

    public static void main(String[] args) {
        char a = 'A';
        char b = 65;
        char c = '\u0041';
        System.out.println(a);
        System.out.println(b);
        System.out.println(c);
    }

输出的结果是一样的，都是：A

所以以后不要下意识的觉得char字符'6'转换为整数也是6哦，最终其实是看Unicode值的，结果应该是整数：54

 

3. 包装类

这8种基本类型都有一个对应的包装类，也就是java中的另一种数据类型：引用数据类型，有自己的属性和方法，默认值为null。

我们通常使用基本数据时，也是使用它们的包装类更多。因为这些基本数据类型仅仅只能声明和存放一个值，甚至都不能为null，也没有我们常用的一些类型转换或equals()方法。基本数据类型只能做做运算，而包装类就比较完善了，适合在业务中使用。

基本数据类型对应的包装类分别是：Byte、Short、Integer、Long、Float、Double、Character、Boolean。也就是除了char对应的是Character，int对应Integer，其他的都只是首字母变成大写而已。

注：这里注意一下String，它既不是基本类型也不是谁的包装类，不要误以为它是字符类型的基本类型之类的了，虽然它的重要性并不比基本类型低。

字符类的基本类型仅有char而已。

 

4. 自动装箱和自动拆箱

自动拆装箱大家应该有听过，它是针对基本类型和它们的包装类的，让它们可以自动进行转换。

装箱：将基本类型用它们对应的应用类型包装起来

拆箱：将包装类型转换为基本数据类型

可能这样说还不是很理解，实际上我们一直在使用这个功能，例如在java se5之前，如果要初始化一个Integer对象，是需要这样的：

Integer i = new Integer(10);

看起来又正常又别扭，因为每个新对象都是通过new初始化出来的，但好像我们使用的时候从来没有这么麻烦过，一般我们是：

Integer i=10;

这就是自动装箱，理论上来说，10是基本类型的数据，只能直接赋给int类型。现在我们将它赋给了int的包装类Integer，其实就是java自动对基本数据10进行了装箱，装到了包装类中。简单的说就是替你创建了一个Integer对象，值存为10。

而自动拆箱则是相反，java自动将Integer变量拆箱为具体的整数值，这样就可以做到将包装类变量直接赋给int基本数据类型。

自动拆箱：

Integer i=10;   //自动装箱
int j=i;        //自动拆箱

在大部分包装类和基本类型混用的地方，都会自动进行拆装箱，下面第6小节会详细说明自动进行拆装箱的场景。

 

5.自动拆装箱的实现原理

通过编译再对class字节码文件的反编译，我们可以知晓答案

首先写一段这样的测试代码：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Integer i=10;
        int j=i;
    }
}

打开cmd输入javac Test.java进行编译，得到Test.class

然后通过jd-gui工具反编译Test.class，得到如下代码：

public class Test
{
  public static void main(String[] paramArrayOfString)
  {
    Integer localInteger = Integer.valueOf(10);
    int i = localInteger.intValue();
  }
}

可以看到，自动拆装箱的核心是在包装类变量上使用了两个方法，装箱时是Integer.valueOf()，通过看源码可以得知本质上是调用了new Integer初始化。拆箱时是intValue()，也是直接返回了int的值。

看来所谓高大上的自动拆装箱，其实也只是偷偷的调用了包装类的两个方法，只是我们没发现而已。另外，其他基本类型的拆装箱也是一样的，例如char的两个方法也分别是valueOf()和charValue()，大家可以自己测试一下。

总结：装箱过程是通过调用包装器的valueOf方法实现的，而拆箱过程是通过调用包装器的 xxxValue方法实现的。

 

6.自动拆装箱的场景

除了我们最常见的赋值，还有一些其他场景会进行自动拆装箱，以下都可以通过反编译查看原理

①将基本数据类型放入集合类

例如

List<Integer> li = new ArrayList<>();
for (int i = 1; i < 50; i ++){
    li.add(i);
}

这里使用了自动装箱：li.add(Integer.valueOf(i));

②比较大小

Integer a=1;
System.out.println(a==1);

结果是true，其实这里用了自动拆箱：System.out.println(a.intValue()==1);

③运算

Integer i = 1;
System.out.println(i+2);

这里使用了自动拆箱，拆成基本类型才可以进行运算：System.out.println(i.intValue()+2);

④三目运算符

这种情况比较少接触，我也是通过网上搜集资料才知道有这种情况的

boolean flag = true;
Integer i = 0;
int j = 1;
int k = flag ? i : j;

这里使用了自动拆箱：int k = flag ? i.intValue() : j，当第二、第三位操作数分别是基本类型和对象时，其中的对象会自动拆箱。所以一不小心可能就会触发空指针异常，要注意一下这点。

这几个场景最需要注意的是运算这一块，以后碰到包装类的运算时，要记住它们是先拆箱为基本数据类型，再运算。

 

7.不同基本类型之间的运算

①不同的基本类型之间

在java中，除了boolean，其他基本类型是可以自动转换的。转换的形式从低到高，也就是两个不同的基本类型在一起运算时，会按照如下的顺序，将低的转换成高的类型。

byte，short，char——》int——》long——》float——》double

byte，short和char有些特殊，就算不涉及更高的类型，它们在运算比较时也是直接自动转换为int进行处理的。举个例子也就是，如果short、int、和float类型相加，那么统一都会转换成3个float类型，然后再进行运算。

②基本类型与String

基本类型与String进行运算的话，会自动转换成String类型 ，但是这里要注意如下特殊情况：

System.out.println(1+2+"3"+4);

这里从左到右，由于1+2是两个整数，所以会先计算得到3，然后3+"3"，则是转换成String，同理"33"+4，也就变成了字符串334。

 

8.包装类和常量池

Java的基本类型的包装类，大部分都实现了常量池技术： Byte，Short，Integer，Long，Character，Boolean，也就是通过了一定范围的缓存，避免重复新建对象。

①Byte，Short，Integer，Long默认创建了[-128,127]范围的数据

②Character默认创建了数值在[0,127]范围的数据

③Boolean默认则是直接返回True 或false

这些都可以通过源码的valueOf()方法查看到，也就是当你在任何地方通过valueOf()创建基本数据时（自动装箱），它们都是从同一个常量池里先判断是否有这个值，如果有，就直接返回常量池中的对象，如果没有，才new一个新对象给你。

因此，如果你是通过自动装箱或valueOf获取的包装类对象，当数据的值在缓存范围内时，无论你获取多少次相同的数据，本质上都是指向同一个对象，所以内存地址之类的自然也都是相等的。

至于浮点数是没有缓存的，因为在某个范围里的整数是有限的，但浮点数却是无限的。即便范围是0到1，其中也有无数个浮点数，也很难定位到哪些浮点数比较常用，所以浮点数是没有常量池缓存的。

 

 

 

参考资料：

1.什么是Java中的自动拆装箱

https://blog.csdn.net/wufaliang003/article/details/82347077

2.深入剖析Java中的装箱和拆箱

https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3780005.html

3.java不同基本类型之间的运算

https://blog.csdn.net/shenzixincaiji/article/details/82735390