Java基础系列文章

Java基础(一)：发展史、技术体系与JDK环境配置详解

Java基础(二)：八种基本数据类型详解

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一、比特（bit）和字节（Byte）

1、定义与换算关系

• 比特（bit）是计算机中最小的数据单位，表示二进制的一位，只能取0或1。其英文缩写为小写字母b（如100b）
• 字节（Byte）是计算机中基本的数据存储单位，1字节由8个比特组成，即1 Byte = 8 bit。其缩写为大写字母B（如100B）

单位	缩写	大小
1 字节	1 Byte (B)	8 bit (b)
1 千字节	1 KB	1024 Bytes
1 兆字节	1 MB	1024 KB
1 吉字节	1 GB	1024 MB
1 太字节	1 TB	1024 GB

2、应用场景差异

• 比特通常用于衡量网络传输速率（如带宽）
  • 例如100Mbps（兆比特每秒）表示每秒传输的比特数，1兆 = 1,000,000（百万）
  • 日常十进制换算：100Mbps宽带的理论最高下载速度为$100÷8=12.5\text{MB/s}$
  • 使用二进制换算：100Mbps宽带为$100,000,000÷1024÷1024÷8\approx 11.92\text{MB/s}$
• 字节则用于表示数据存储容量或传输量
  • 例如文件大小（如10MB）、内存容量等
  • 下载速度也常用kB/s或MB/s表示

二、各类型详解

1、整数类型：byte、short、int、long

• 整数字面量默认类型为int
• 定义long类型常量须后加‘l’或‘L’后缀
  • 必须加L/l：当数值超出int范围时
  • 建议加L：即使数值在int范围内，也推荐添加大写L以提高代码可读性
  • 避免使用l：防止与数字1混淆
• byte占用8个bit位，共2⁸=256个表达方式，负数(128个)：-1~-128；正数(128个)：0~127
• byte和short常用于节省内存的场景，如处理文件或网络数据流

类型	位数	取值范围	默认值	包装类
byte	8	-27 ~ 27-1（-128～127）	0	Byte
short	16	-215 ~ 215-1（-32768 ~ 32767）	0	Short
int	32	-231 ~ 231-1（约21亿多）	0	Integer
long	64	-263 ~ 263-1（-9223372036854775808 ～ 9223372036854775807）	0L	Long

不同整数类型的存储空间和表示数值的范围：

2、浮点类型：float、double

• 浮点数字面量默认类型为double
• 定义float类型的变量须加‘f’或‘F’后缀
• 浮点型常量有两种表示形式：
  • 十进制数形式：如：5.12、512.0f、 (必须有小数点）
  • 科学计数法形式：如：5.12e2（$5.12\times 10^2$）、100E-2（$100\times 10^{-2}$ 即 $100÷10^2$）
• 浮点运算可能存在精度丢失问题，金融计算建议使用BigDecimal

类型	位数	取值范围	精度	默认值	包装类
float	32	约±3.4e38（$\pm 3.4\times 10^{38}$）	约 6~7 位十进制有效数字	0.0f	Float
double	64	约±1.7e308（$\pm 1.7\times 10^{308}$）	约 15~16 位十进制有效数字	0.0d	Double

关于精度举例说明：

float f = 0.123456789f;
double d = 0.123456789123456789;System.out.println(f);  // 输出：0.12345679（只有前 7 位是可靠的）
System.out.println(d);  // 输出：0.12345678912345678（保留了更多有效数字）

关于浮点型精度的说明：

• 并不是所有的小数都能可以精确的用二进制浮点数表示
• 二进制浮点数不能精确的表示0.1、0.01、0.001这样10的负次幂

3、字符类型：char

• Java中的char类型是固定长度的2字节，即使是中文、英文或其他字符
• 常用汉字：在Java内存中用一个char表示，占2个字节
• 扩展汉字（生僻字）：超出char表示范围，用两个char表示，占4个字节
• 如果你将汉字以UTF-8编码形式存储（如写入文件或通过网络传输），一个汉字通常会占用3个字节（生僻字可能是4个字节）

类型	位数	取值范围	默认值	包装类
char	16	0 ~ 65535（Unicode）	‘\u0000’	Character

• char类型是可以进行运算的。因为char类型都对应有Unicode码，可以看做是一个数值

char c12 = 'a'; // ASCII对应数字97
char c13 = 65;   // 这里就是ascii码65，对应字符A
System.out.println(c12+c13); // 97+65=162

3.1、字符字面量（最常见）

• 最常见的写法，表示单个字符

//使用一对''表示，内部有且仅有一个字符
char c1 = 'a';
char c2 = '中';
char c3 = '1';
char c4 = '%';
char c5 = 'γ';//编译不通过
//char c6 = '';
//char c7 = 'ab';

3.2、 Unicode转义表示（\uXXXX 格式）

• ‘使用\u开头加4位十六进制表示Unicode编码
• 如下unicode表，\u + 纵坐标 + 横坐标 如：\u0040表示为@

3.3、 转义字符

• 常见控制字符，如换行、制表符等

转义字符	说明	Unicode表示方式
\n	换行符	\u000a
\t	制表符	\u0009
\"	双引号	\u0022
\'	单引号	\u0027
\\	反斜线	\u005c
\b	退格符	\u0008
\r	回车符	\u000d

3.4、 整数转换

• 使用整数转换为对应的字符

char c = 65;  // ASCII 码 65 对应 'A'
System.out.println(c);  // 输出: Achar ch = 0x4F60;  // 十六进制 Unicode 表示 '你'
System.out.println(ch);  // 输出: 你

4、布尔类型：boolean

类型	位数	取值范围	默认值	包装类
boolean	1	true/false	false	Boolean

Java 语言规范未强制规定 boolean 的大小，仅表示其表示 1 位信息，具体实现由虚拟机决定。这导致不同 JVM 的差异：

• 通常占用 4 字节：根据《Java 虚拟机规范》，单独使用的 boolean 值在编译时会被转换为int 类型（占用 4 字节），以提高 32 位处理器的存取效率。例如，局部变量或方法栈中的 boolean 变量可能按 int 处理
• 可能占用 1 字节：部分虚拟机（如 HotSpot）在存储对象的成员变量时，可能将 boolean 字段压缩为 1 字节。例如，Oracle 的某些 JVM 实现中，boolean 字段实际占用 1 字节
• 数组元素：统一为1 字节（编码为 byte 数组）

三、基本数据类型转换

1、自动类型转换（隐式转换）

• 将较小的数据类型转换为较大的数据类型（不会丢失信息）。由编译器自动完成
• char与short同级，但不可直接转换，需强制转换
  

示例：

int a = 10;
long b = a;        // 自动转换：int → long
double c = b;      // 自动转换：long → doubleint x = 5;
double y = x + 3.14;  // 结果为 double 类型char ch = 'A';
int code = ch;        // 自动转换：char → int（输出 Unicode 值 65）

2、强制类型转换（显式转换）

• 将大范围类型转换为小范围类型时，必须使用强制类型转换，可能会造成精度丢失或溢出

精度丢失示例：

double d = 123.456;
int i = (int) d;      // 强制转换：double → int（结果为123，精度丢失）

精度溢出示例：

• 溢出是指一个数值超出了该数据类型所能表示的范围，导致结果不正确甚至反方向回绕
• 想象你有一个 3 位的计数器，只能表示 0 到 999，如果你加到 1000，它就回到了 000——这就是溢出

byte b = 127;         // byte 的最大值是 127
b = (byte)(b + 1);    // 加1后会溢出，结果是 -128long l = 3000000000L;
int j = (int) l;      // 强制转换：long → int（溢出，结果为-1294967296）

3、不同数据类型运算

byte, short, char 运算 ➜ 自动变成 int

byte a = 10;
byte b = 20;
// byte c = a + b;   // 编译错误：结果是 int
int c = a + b;       // 正确//byte、short之间做运算
byte b3 = 12;
short s1 = 10;
//short s2 = b3 + s1; // 编译不通过 需要用int来接收
int i4 = b3 + s1;	  // 正确

int 与 long 运算 ➜ 提升为 long

int i = 1000;
long l = 2000L;
long result = i + l;  // i 自动转为 long

int 与 float 运算 ➜ 提升为 float

int i = 5;
float f = 2.5f;
float res = i + f;    // i 转为 float，结果是 7.5

float 与 double 运算 ➜ 提升为 double

float f = 3.5f;
double d = 1.2;
double res = f + d;   // f 转为 double，结果是 4.7