Java之变量和数据类型

　　变量

　　什么是变量

　　变量就是初中的代数的概念。例如一个简单的方程，x,y都是变量

　　y=x+1

　　在Java中，变量分为两种：基本类型的变量和引用类型的变量

　　在Java中，变量必须先定义后使用，在定义变量的时候，可以给它一个初始值，例如

int x=1;

　　上述语句定义了一个整数型int的变量，名称为x，初始值为1

　　不写初始值，就相当于给它指定了默认值。默认值为0

　　一个完整的定义变量，然后打印变量值的例子

public class Main {
	public static void main(String[] args){
        int x=100 ; //定义整数变量100
        System.out.println(x); //打印变量
    }
}

　　运行输出100

　　变量的一个重要特点是可以重新赋值，例如对变量x先赋值100再赋值200查看打印结果

public class Main {
	public static void main(String[] args){
        int x=100 ; //定义整数变量x赋值为100
        System.out.println(x); //打印变量
        x=200;
        System.out.println(x);
    }
}

　　输出

100
200

　　注意到第一次定义变量x的时候，需要指定变量类型int，因此使用语句int x = 100;。而第二次重新赋值的时候，变量x已经存在了，不能再重复定义，因此不能指定变量类型int，必须使用语句x = 200;。

　　变量不但可以重新赋值，还可以赋值给其他变量。让我们来看一个例子：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 100; // 定义变量n，同时赋值为100
        System.out.println("n = " + n); // 打印n的值

        n = 200; // 变量n赋值为200
        System.out.println("n = " + n); // 打印n的值

        int x = n; // 变量x赋值为n（n的值为200，因此赋值后x的值也是200）
        System.out.println("x = " + x); // 打印x的值

        x = x + 100; // 变量x赋值为x+100（x的值为200，因此赋值后x的值是200+100=300）
        System.out.println("x = " + x); // 打印x的值
        System.out.println("n = " + n); // 再次打印n的值，n应该是200还是300？
   }
}

　　输出

n = 100
n = 200
x = 200
x = 300
n = 200

　　一行行地分析代码执行过程

　　执行int n=100，该语句定义了变量n，同时赋值100，因此，JVM在内存中为变量n分配一个存储单元，填入值100

　　n->100

　　执行n=200时，JVM把200写入变量n的存储单元，因此原有的值被覆盖，现在的n值为200

　　n->200

　　执行int x=n;时，定义了一个新的变量x，同时对x赋值，因此，JVM需要新分配一个存储单元给变量x，并写入和变量n一样的值，结果变量x的值也为200

　　n->200

　　x->200

　　执行x=x+100时，JVM首先计算等式右边的值x+100,结果为200(因为此刻x的值为200)，然后将结果300写入x的存储单元，因此，变量x的最终值为200

　　n->200

　　x->300

　　变量是可以反复赋值，=是赋值语句，不是数学意义上的相等

　　基本数据类型

　　基本数据类型是CPU可以直接运算的类型。Java定义了以下几种基本数据类型

整数类型：byte，short,int,long
浮点数类型：float，double
字符类型：char
布尔类型：boolean

　　Java定义的这些基本数据类型有什么区别呢？要了解这些区别，必须了解一下计算机内存的基本结构

　　计算机内存的最小存储单元是字节(byte),一个字节就是一个8位二进制数，即8个bit。它的二进制表示范围从00000000~11111111，换算成十进制是0~255，换成16进制是00~ff

　　内存单元从0开始编号,称为内存地址。每个内存单元可以看做一间房间，内存地址就是门牌号。

　　0 1 2 3 4 5 6 7 8 ...

　　一个字节是1byte,1024字节是1K，1024K是1M，1024M是1G，1024G是1T。一个拥有4T内存的计算机字节数量就是

4T=4*1024G
    =4*1024*1024M
    =4*1024*1024*1024K
    =4*1024*1024*1024*1024
    =4398046511104

　　不同数据类型占用的字节数不一样。Java基本数据类型占用的字节数

　　byte 1

　　short 2

　　int 4

　　long 8

　　float 4

　　double 8

　　char 2

　　byte恰好就是一个字节，而long和double需要8个字节

　　整型

　　对于整型类型，Java只定义了带符号的整型，因此，最高位的bit表示符号位（0表示正数，1表示负数）。各种整型能表示的最大范围如下：

byte：-128 ~ 127
short: -32768 ~ 32767
int: -2147483648 ~ 2147483647
long: -9223372036854775808 ~ 9223372036854775807

　　浮点型

　　浮点类型的数就是小数，因为小数用科学计数法表示的时候，小数点是可以浮动的，如1234.5可以表示成12.345x10²,也可以表示成1.2345x10³，所以成为浮点数。

　　下面是定义浮点数的例子

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
    float f1=3.14f;
    System.out.println(f1);
    float f2=3.14e38f; //科学技术表示3.14*10^38
    System.out.println(f2);
    double d = 1.79e308;
    double d2 = -1.79e308;
    double d3 = 4.9e-324; // 科学计数法表示的4.9x10^-324
    }
}

　　对于float类型，需要加上f后缀

　　浮点数可表示的范围非常大，float类型可最大表示3.4*10³⁸，而double类型可最大表示1.79x10³⁰⁸。

　　布尔类型

　　布尔类型boolean只有true和false两个值，布尔类型总是关系运算的计算结果。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
    boolean b1=true;
    System.out.println(b1);
    boolean b2=false;
    System.out.println(b2);
    boolean isGreater = 5>3;
    System.out.println(isGreater); //结果为false
    }
}

　　Java语言对布尔类型的存储并没有做规定，因为理论上存储布尔类型只需要1 bit，但是通常JVM内部会把boolean表示为4字节整数。

　　字符类型

　　字符类型char表示一个字符。Java的char类型除了可表示标准ASCII外，还可以表示一个Unicode字符

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        char a = 'A';
        char zh = '中';
        System.out.println(a);
        System.out.println(zh);
    }
}

　　注意char类型使用单引号'，且仅有一个字符，要和双引号"的字符串类型区分开。

　　常量

　　定义变量的时候，如果加上final修饰符，这个变量就变成了常量：

final double PI=3.14;
double r=5.0;
double area=PI*r*r；
PI=300; //compile error!

　　常量在定义时进行初始化后就不可再次赋值，再次赋值会导致编译错误。

　　常量的作用是用有意义的变量名来避免魔术数字（Magic number），例如，不要在代码中到处写3.14，而是定义一个常量。如果将来需要提高计算精度，我们只需要在常量的定义处修改，例如，改成3.1416，而不必在所有地方替换3.14。

　　根据习惯，常量名通常全部大写。

　　var关键字

　　有些时候，类型的名字太长，写起来比较麻烦。例如

StringBuilder sb = new StringBuilder();

　　这个时候，如果想要省略变量类型，可以使用var关键字

var sb = new StringBuilder();

　　编译器会根据赋值语句推断出变量sb的类型是StringBuilder

　　使用var定义变量，仅仅是少写了变量类型而已。

　　变量的作用范围

　　在Java中，多行语句用{}括起来，例如条件判断和循环，都以{}作为他们自身的范围，例如

if (...){//if开始
...
    while (...){//while开始
    ...
        if (...){//if开始
            ...
        }//if结束
        ...
    }//while结束
}//if结束

　　只要正确地嵌套这些{ }，编译器就能识别出语句块的开始和结束。而在语句块中定义的变量，它有一个作用域，就是从定义处开始，到语句块结束。超出了作用域引用这些变量，编译器会报错。举个例子：

{
    ...
    int i = 0; // 变量i从这里开始定义
    ...
    {
        ...
        int x = 1; // 变量x从这里开始定义
        ...
        {
            ...
            String s = "hello"; // 变量s从这里开始定义
            ...
        } // 变量s作用域到此结束
        ...
        // 注意，这是一个新的变量s，它和上面的变量同名，
        // 但是因为作用域不同，它们是两个不同的变量:
        String s = "hi";
        ...
    } // 变量x和s作用域到此结束
    ...
} // 变量i作用域到此结束

　　定义变量时，要遵循作用域最小化原则，尽量将变量定义在尽可能小的作用域，并且，不要重复使用变量名。

　　小结

　　Java提供了两种变量类型：基本类型和引用类型。

　　基本类型包括整型，浮点型，布尔型，字符型。

　　变量可重新赋值，等号是赋值语句，不是数学意义的等号。

　　常量在初始化后不可重新赋值，使用常量便于理解程序意图。