Java数据类型与运算符汇总（超详细）

文章目录

• 一、变量和类型
• 二、基本数据类型
• • 1.整型变量
  • 2.长整型
  • 3.双精度浮点型变量
  • 4.单精度浮点型变量
  • 5.字符类型变量
  • 6.字节类型变量
  • 7.短整型变量
  • 8.布尔类型变量
• 三、字符串类型变量
• 四、转义字符
• 五、变量的作用域
• 六、变量的命名规则
• 七、常量
• 八、常量与变量的本质区别及类型转换
• 九、数值提升
• 十、运算符
• • 1.基本四则运算符 + - * / %
  • 2.增量赋值运算符 += -= *= /= %= 与自增/自减运算符 ++ --
  • 3.关系运算符
  • 4.逻辑运算符
  • 5.位运算符与移位运算符及条件运算符

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一、变量和类型

变量指的是程序运行时可变的量. 相当于开辟一块内存空间来保存一些数据。
类型则是对变量的种类进行了划分, 不同的类型的变量具有不同的特性。
我们经常讨论的变量与内存的硬件设备密切相关，这里与冯诺依曼结构体系有着密切关系。

二、基本数据类型 1.整型变量

代码示例：

int num = 10; // 定义一个整型变量
System.out.println(num) ;

注意事项:

1. int表示变量的类型是一个整型。
2. 变量名是变量的标识，后续都是通过这个名字来使用变量。
3. Java 中 = 表示赋值(和数学不一样)，意思是给变量设置一个初始值。
4. 初始化操作是可选的, 但是建议创建变量的时候都显式初始化。如果没有初始化变量就打印会编译失败。
5. 最后不要忘记分号, 否则会编译失败。
6. // 表示注释. 注释作为代码的解释说明部分, 不参与编译运行。

在 Java 中, 一个 int 变量占 4 个字节. 和操作系统没有直接关系，因此int表示的数据的范围是-2^31 -> 2^31-1，也就大概是 -21亿 到 +21亿。

使用以下代码查看 Java 中的整型数据范围:

System.out.println(Integer.MAX_VALUE);  // int 的最大值
System.out.println(Integer.MIN_VALUE);  // int 的最小值
//Integer是int的包装类，后期会讲到。

如果运算的结果超出了 int 的最大范围, 就会出现溢出的情况：

int maxValue = Integer.MAX_VALUE;
System.out.println(maxValue+1);//打印的是-2^31的值
int minValue = Integer.MIN_VALUE;
System.out.println(minValue-1);//打印的是2^31-1的值

因此可以划分为一个圈去理解与记忆：

21亿这样的数字对于当前的大数据时代来说, 是很容易超出的. 针对这种情况, 我们就需要使用更大范围的数据类型来表示了。Java 中提供了 long 类型。

2.长整型

代码示例：

long num = 10L; // 定义一个长整型变量, 初始值写作 10l 也可以(小写的 L, 不是数字1). 
System.out.println(num);

注意事项:

1. 基本语法格式和创建 int 变量基本一致, 只是把类型修改成 long 。
2. 初始化设定的值为 10L , 表示一个长整型的数字. 10l 也可以。
3. 使用 10 初始化也可以, 10 的类型是 int, 10L 的类型是 long, 使用 10 L 或者 10 l 更好一些。

Java 中 long 类型占 8 个字节. 表示的数据范围-2^63 -> 2^63-1。

使用以下代码查看 Java 中的长整型数据范围:

System.out.println(Long.MAX_VALUE);
System.out.println(Long.MIN_VALUE)
    
// 运行结果
9223372036854775807
-9223372036854775808

这个数据范围远超过 int 的表示范围. 足够绝大部分的工程场景使用。

3.双精度浮点型变量

代码示例：

double num = 1.0;
System.out.println(num)

在浮点型中有一些特殊例子：

示例1：

int a = 1;
int b = 2;
System.out.println(a / b);
// 执行结果
0

因为两个int相除结果仍然为int类型，因此最终打印结果是0。若想最终打印的结果为0.5，需要其中的一个为float或double类型才可以，并且初始化为数字.0 或者两者均为double类型 。

示例2：

double num = 1.1;
System.out.println(num * num)
    
// 执行结果
1.2100000000000002

Java 中的 double 虽然也是 8 个字节, 但是浮点数的内存布局和整数差别很大, 不能单纯的用 2 ^ n 的形式表示数据范围。
Java 的 double 类型的内存布局遵守 IEEE 754 标准(和C语言一样), 尝试使用有限的内存空间表示可能无限的小数, 势必会存在一定的精度误差。

4.单精度浮点型变量

float num = 1.0f;    // 写作 1.0F 也可以
System.out.println(num);

float 类型在 Java 中占四个字节, 同样遵守 IEEE 754 标准. 由于表示的数据精度范围较小, 一般在工程上用到浮点数都优先考虑 double, 不太推荐使用 float 。如果初始化float时在数字后面没有加上f，数字会默认为double类型，如果再放入float类型当中则编译器会报错。

5.字符类型变量

代码示例：

char ch = 'A';

注意事项:

1. Java 中使用 单引号 + 单个字母 的形式表示字符字面值.
2. 计算机中的字符本质上是一个整数. 在 C 语言中使用 ASCII 表示字符, 而 Java 中使用 Unicode 表示字符. 因此一个字符占用两个字节, 表示的字符种类更多, 包括中文。

当打印一个汉字的时候，用char数据类型来存储一个汉字是能够放下的。并且打印的结果也是该汉字。

char ch = '呵'; 
System.out.println(ch);

6.字节类型变量

代码示例：

byte value = 0; 
System.out.println(value);

注意事项:

1. 字节类型表示的也是整数，只占一个字节, 表示范围较小 ( -128 ~ +127 )
2. 字节类型和字符类型互不相干，字节类型是用来存储数据的。一般较少用。

7.短整型变量

代码示例：

short value = 0; 
System.out.println(value);

注意事项:

1. short 占用 2 个字节, 表示的数据范围是 -32768 ~ +32767
2. 这个表示范围比较小, 一般不推荐使用。

8.布尔类型变量

代码示例：

boolean value = true; 
System.out.println(value);

注意事项：

1. boolean 类型的变量只有两种取值, true 表示真, false 表示假 。
2. Java 的 boolean 类型和 int 不能相互转换, 不存在 1 表示 true, 0 表示 false 这样的用法，因此boolean类型无法进行运算。
3. boolean 类型有些 JVM 的实现是占 1 个字节, 有些是占 1 个比特位, 这个没有明确规定 。

三、字符串类型变量

把一些字符放到一起就构成了字符串。
代码示例：

String name = "zhangsan"; 
System.out.println(name);

注意事项:

1. Java 使用 双引号 + 若干字符 的方式表示字符串字面值。
2. 和上面的类型不同, String 不是基本类型, 而是引用类型(后面重点解释)。
3. 字符串中的一些特定的不太方便直接表示的字符需要进行转义。

下面有几个例子能够很好地帮助理解String引用类型。

代码示例1：

System.out.println("hello"+"world");//拼接

在字符串中，‘+’代表的就是字符串的拼接，并且一个数字+‘’，就会变为一个字符串。

代码示例2：
如何打印hello10+20呢？

System.out.println("hello"+10+20);

代码示例3：
如何打印hello30呢?

System.out.println("hello"+(10+20));

代码示例4：
如何打印30hello呢？

System.out.println(10+20+"hello");

代码示例5：
如何打印10+20hello呢？

System.out.println(10+''+20+"hello");

四、转义字符

转义字符示例：

// 创建一个字符串 My name is "张三" 
String name = "My name is "张三"";

转义字符有很多, 其中几个比较常见的如下:

转义字符	解释
n	换行
t	水平制表符
’	单引号
"	双引号
	反斜杠

在Java中需要记的转义字符不多，只需要牢记这几个转义字符即可。

五、变量的作用域

也就是该变量能生效的范围, 一般是变量定义所在的代码块 (大括号) 。
例子：

class Test { 
 public static void main(String[] args) { 
 { 
 int x = 10; 
 System.out.println(x); // 编译通过; 
 } 
 System.out.println(x); // 编译失败, 找不到变量 x. 
 } 
}

六、变量的命名规则

硬性指标:

1. 一个变量名只能包含数字, 字母, 下划线 。
2. 数字不能开头。
3. 变量名是大小写敏感的. 即 num 和 Num 是两个不同的变量。
   注意: 虽然语法上也允许使用中文/美元符($)命名变量, 但是 强烈 不推荐这样做。

软性指标:

1. 变量命名要具有描述性, 见名知意。
2. 变量名不宜使用拼音(但是不绝对) 。
3. 变量名的词性推荐使用名词。
4. 变量命名推荐 小驼峰命名法, 当一个变量名由多个单词构成的时候, 除了第一个单词之外, 其他单词首字母都大写。

小驼峰命名示例:

int maxValue = 100; 
String studentName = "张三";

七、常量

上面讨论的都是各种规则的变量, 每种类型的变量也对应着一种相同类型的常量.
常量指的是运行时类型不能发生改变.
常量主要有以下两种体现形式：

1. 字面值常量

10 // int 字面值常量(十进制) 
010 // int 字面值常量(八进制) 由数字 0 开头. 010 也就是十进制的 8 
0x10 // int 字面值常量(十六进制) 由数字 0x 开头. 0x10 也就是十进制的 16 
10L // long 字面值常量. 也可以写作 10l (小写的L) 
1.0 // double 字面值常量. 也可以写作 1.0d 或者 1.0D 
1.5e2 // double 字面值常量. 科学计数法表示. 相当于 1.5 * 10^2 
1.0f // float 字面值常量, 也可以写作 1.0F 
true // boolen 字面值常量, 同样的还有 false 
'a' // char 字面值常量, 单引号中只能有一个字符
"abc" // String 字面值常量, 双引号中可以有多个字符.

2. final 关键字修饰的常量

final int a = 10; 
a = 20; // 编译出错. 提示 无法为最终变量a分配值

常量不能在程序运行过程中发生修改。

八、常量与变量的本质区别及类型转换

常量在程序运行的过程当中是不能够被修改的。并且在程序编译的时候，就已经确定其值为什么。常量只能初始化1次。而变量在程序运行的时候，是可以改变的量。在程序运行的时候，才知道变量当中放入的值是多少。
因此下面有个这样的代码：
int 和 long/double 相互赋值

int a = 10;
long b = a ;
//可行
long a = 12 ;
int b = a ;
//err

为什么将long a = 12的值赋值给int b时会报错呢？因为变量在程序运行时才知道里面放的值是多少，而编译的过程中还无法得知，因此long是8个字节，int是4个字节，8个字节的long放入4个字节的int当中一定会报错。

int a = 10; 
double b = 1.0; 
a = b; // 编译出错, 提示可能会损失精度. 
b = a; // 编译通过

结论: 不同数字类型的变量之间赋值, 表示范围更小的类型能隐式转换成范围较大的类型, 反之则不行。

int 和 boolean 相互赋值：

int a = 10; 
boolean b = true; 
b = a; // 编译出错, 提示不兼容的类型
a = b; // 编译出错, 提示不兼容的类型

结论: int 和 boolean 是毫不相干的两种类型, 不能相互赋值。

int 字面值常量 给 byte 赋值：

byte a = 100; // 编译通过
byte b = 256; // 编译报错, 提示 从int转换到byte可能会有损失

注意: byte 表示的数据范围是 -128 -> +127, 256 已经超过范围, 而 100 还在范围之内.
结论: 使用字面值常量赋值的时候, Java 会自动进行一些检查校验, 判定赋值是否合理。

使用强制类型转换：

int a = 0; 
double b = 10.5; 
a = (int)b; 
int a = 10; 
boolean b = false; 
b = (boolean)a; // 编译出错, 提示不兼容的类型

结论:

1. 使用 (类型) 的方式可以将 double 类型强制转成 int，但是强制类型转换可能会导致精度丢失. 如刚才的例子中, 赋值之后, 10.5 就变成 10 了, 小数点后面的部分被忽略。
2. 强制类型转换不是一定能成功, 互不相干的类型之间无法强转。

short字面值常量给byte并强转：

short a =128；
byte b =(byte) a；

结果变量b的值为-128。是什么原因呢？因为128的二进制为1000 0000（short是2个字节，在1前面还要补8个0） ，而byte为1个字节，因此存入b中的直接就为1000 0000，而最高位为符号位，1代表负数，并且1000 0000为-128 。

int 和 String 之间的相互转换：

1.int 转成 String

int num = 10; 
// 方法1 
String str1 = num + ""; //不建议
// 方法2 
String str2 = String.valueOf(num);

最终将整型类型的10转换为字符串类型’10’ 。

2.String转换为int

String str = "100"; 
int num = Integer.valueOf(str);

最终将字符串类型的数据转换为整型。

九、数值提升

1.int 和 long 混合运算

int a = 10; 
long b = 20; 
int c = a + b; // 编译出错, 提示将 long 转成 int 会丢失精度
long d = a + b; // 编译通过.

结论: 当 int 和 long 混合运算的时候, int 会提升成 long, 得到的结果仍然是 long 类型, 需要使用 long 类型的变量来
接收结果. 如果非要用 int 来接收结果, 就需要使用强制类型转换。

2.byte 和 byte 的运算

byte a = 10; 
byte b = 20; 
byte c = a + b; 
System.out.println(c); 
// 编译报错
Test.java:5: 错误: 不兼容的类型: 从int转换到byte可能会有损失

结论: byte 和 byte 都是相同类型, 但是出现编译报错. 原因是, 虽然 a 和 b 都是 byte, 但是计算 a + b 会先将 a 和 b 都
提升成 int, 再进行计算, 得到的结果也是 int, 这是赋给 c, 就会出现上述错误。

需要注意的是：以下代码并不会报错！

byte c = 10+20; 
System.out.println(c); 

这是什么原因呢？
就是因为在编译过程中，已经算好了10+20=30，并且赋给了c。

由于计算机的 CPU 通常是按照 4 个字节为单位从内存中读写数据. 为了硬件上实现方便, 诸如 byte 和 short 这种低于4 个字节的类型, 会先提升成 int, 再参与计算。

正确的写法：

byte a = 10; 
byte b = 20; 
byte c = (byte)(a + b); 
System.out.println(c);

int 和 double 的运算

int a = 10 ;
int b = 3 ;
double c = a/b ;
System.out.println(c);//打印结果3.0

int d = 10 ;
double e = 3 ;
double f = d/e ;
System.out.println(f);//打印结果3.3333333333333335

第一段代码中打印结果为3.0的原因是因为a与b都为int类型，其运算的结果仍是int类型，只不过存入了类型为double的c变量当中，结果为3.0；第二段代码中因为是int与double类型的运算，int要进行数值提升为double，因此d/e的运算结果类型就为double类型，放入了double类型变量f中，打印结果为3.3333333333333335 。

十、运算符

总体跟C语言运算符差不多，只列举几个Java中特有的运算符及它们的特点。

1.基本四则运算符 + - * / %

0 不能作为除数。

int a = 1; 
int b = 0; 
System.out.println(a / b) 
 
// 运行结果（报错）
Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero 
 at Test.main(Test.java:5)

% 表示取余, 不仅仅可以对 int 求模, 也能对 double 来求模。

System.out.println(11.5 % 2.0); 
// 运行结果
1.5

2.增量赋值运算符 += -= *= /= %= 与自增/自减运算符 ++ –

增量赋值运算符 += -= *= /= %=

int a = 10; 
a += 1; // 等价于 a = a + 1 
System.out.println(a);

有个需要注意的点：

short a = 10 ;
short b = a+10;
System.out.println(b);//error

short c = 10 ;
c+=10;
System.out.println(c);

第一段代码报错的原因是在a+10的过程当中a要进行整型提升，最后存入short类型中就报错。第二段代码没有报错是因为c+=10的过程中程序会帮助我们自动进行强制类型转换。

自增/自减运算符 ++ –

int a = 10; 
int b = ++a; 
System.out.println(b); //打印结果为11
int c = a++; 
System.out.println(c);//打印结果为10	

需要注意的是：

int a = 10; 
++a; 
System.out.println(a); //打印结果为11
int c = 10; 
c++;
System.out.println(c);//打印结果为11

因为此处没有需要被使用的情况，到打印时就直接将其自增后的值打印。

**结论:

1. 如果不取自增运算的表达式的返回值, 则前置自增和后置自增没有区别。
2. 如果取表达式的返回值, 则前置自增的返回值是自增之后的值, 后置自增的返回值是自增之前的值。**

3.关系运算符

关系运算符主要有六个：== != < > <= >=

int a = 10; 
int b = 20; 
System.out.println(a == b); 
System.out.println(a != b); 
System.out.println(a < b); 
System.out.println(a > b); 
System.out.println(a <= b); 
System.out.println(a >= b);

注意: 关系运算符的表达式返回值都是 boolean 类型。

4.逻辑运算符

逻辑运算符主要有三个:&& || ! ，因为这三个运算符在C语言中已经运用地非常熟练了，因此此处直接略过，只讲&&与||的短路求值。

&&和||的短路求值：

System.out.println(10 > 20 && 10 / 0 == 0); // 打印 false 
System.out.println(10 < 20 || 10 / 0 == 0); // 打印 true

上面已经说过, 计算 10 / 0 会导致程序抛出异常. 但是上面的代码却能正常运行, 说明 10 / 0 并没有真正被求值 。
结论:

1. 对于 && , 如果左侧表达式值为 false, 则表达式的整体的值一定是 false, 无需计算右侧表达式。
2. 对于 ||, 如果左侧表达式值为 true, 则表达式的整体的值一定是 true, 无需计算右侧表达式。

5.位运算符与移位运算符及条件运算符

位运算符有四个：& | ~ ^ ，位操作表示 按二进制位运算. 计算机中都是使用二进制来表示数据的(01构成的序列), 按位运算就是在按照二进制位的每一位依次进行计算。在C语言中运算地也很多，因此不再介绍。

移位运算符有三个：<< >> >>> ，都是按照二进制位来运算。相较C语言来说，多了>>>运算符。因此此处只介绍它。

运算符>>>被称为无符号右移 ：最右侧位不要了, 最左侧补 0。

int a = 0xffffffff; 
System.out.printf("%xn", a >>> 1); 
// 运行结果(注意, 是按十六进制打印的) 
7fffffff

注意:

1. 左移 1 位, 相当于原数字 * 2. 左移 N 位, 相当于原数字 * 2 的N次方。
2. 右移 1 位, 相当于原数字 / 2. 右移 N 位, 相当于原数字 / 2 的N次方。
3. 由于计算机计算移位效率高于计算乘除, 当某个代码正好乘除 2 的N次方的时候可以用移位运算代替。
4. 移动负数位或者移位位数过大都没有意义。

条件运算符只有一个：表达式1 ? 表达式2 : 表达式3
当 表达式1 的值为 true 时, 整个表达式的值为 表达式2 的值; 当 表达式1 的值为 false 时, 整个表达式的值为 表达式3 的值。条件运算符也是 Java 中唯一的一个 三目运算符, 是条件判断语句的简化写法。

// 求两个整数的最大值
int a = 10; 
int b = 20; 
int max = a > b ? a : b;