Java学习之数据、变量与运算

由于之前是看书学习java，真正学到java面向对象的时候，才开始看毕向东老师的视频，觉得轻松愉快，甚至有些兴奋和幸福。因为我找到了java的乐趣所在。

为什么还要返回来总结这些看似简单的知识点呢？要正视这个问题，首先有一点，确实是为了总结而总结，这点私心还是存在的。但是学java，我深刻明白不是为了学习而学习的。返回来总结的另一个重要的原因，就是巩固知识点，别看这些小知识点，却蕴含着大智慧，就拿下面这个程序来说吧，这里就涉及到了一个类型转换的问题（文章中会提到的）。而且，我发现，现在返过来总结这些知识点，可以让自己学到更多的知识，我会首先将后面讲到的关于这些知识点的问题补充过来，还能通过网上查找到一些资料，融入到自己的知识中来，并添加进来，这样，对看我文章的人，和我自己都有额外的收获。好，开始整理：

一、基本概念概述

1、关键字：

被java赋予了特殊含义的单词。总结如下：
1、类型定义符关键字：
整数类型：byte，short，int，long 浮点类型：float、double
字符类型：char 布尔类型：boolean

2、循环判断修饰符关键字：
表判断：if、else、else if；switch、case；
表循环：for，while、do while；
表继续：continue；表结束：break；

3、访问权限修饰符关键字：
私有的：private；受保护的：protected；公有的：public。
修饰符间的比较见后面文章的总结。

4、类、函数、变量修饰符关键字：
抽象的：abstract；最终的：final；静态的：static；同步的：synchronized；枚举类：enum。

5、类与类间关系的关键字
继承的：extends；实现的：implements。

6、实例的建立、引用及判断的关键字：
创建：new；当前引用：this；父类引用：super；判断所属：instanceof。
7、异常处理的关键字：
尝试（检查异常）：try； 捕获（异常）：捕获异常； 最终（一定执行）：finally；
抛出（异常对象）：throw； 抛出（异常）：throws。

8、包关键字：
包：package；导入（包）import。

9、其他修饰符关键字（现在不做重点说明，以及java保留关键字不再阐述）：
native：定义本地方法；
strictfp：即strict float point，精确浮点；
transient：变量修饰符，用它声明一个实例变量，当对象存储时，它的值不需要维持。
volatile：类型修饰符，用来修饰被不同线程访问和修改的变量。
assert：断言，作为异常处理的一种高级形式，在测试代码运行时使用。

2、标识符：

1、定义：程序中自定义的一些名称。如类名

2、命名规则：
a.由26个英文字符大小写，数字0-9，符号中的_和$，组成。
b.数字不可以开头，不可以使用关键字
c.严格区分大小写，起名为了提高阅读性，尽量使用有意义的名字

3、名称规范：
a.包名：多单词组成是全部为小写字母。如：packageperson
b.类名和接口名：首个单词大写，多个单词组成时，后面的每个单词首字母大写。如：StringDemo
c.变量名和函数名： 首个单词小写，多个单词组成时，后面的每个单词首字母大写。如：functionTest
d.常量名：所有字母都大写。多个单词组成时，用下划线（“_”）连接。如MAX_VALUE

3、变量：

1、概述：将不确定的数据进行存储，会在内存中开辟一块空间，存放在栈内存中。每一个变量都隶属于一种类型。它代表着一个值，便于在语句中灵活使用，且比具体值更有意义。

2、声明变量：a.数据类型 变量名; b.数据类型 变量名 = 初始化值;

3、变量初始化：对于上面的a，系统默认初始化值，也称隐式初始化。对于b，是显式初始化值。
默认初始化值：
数值类型：byte、short、int ：0 ； long：0L； float：0.0f； double：0.0d
字符类型：char：''（空字符，打印时无显示）
布尔类型：boolean：false
引用型默认初始化值为null。

4、常量：
在java中，使用final声明常量，变量名要全部大写。
如：

public static final double PI = 3.1415926;

需要注意的是：
a.声明变量并赋初值后，这个值就不能再更改了。
b.类常量的声明位于main方法的外部，或无main函数的类的全局中的位置。这样，可以在同一个类中的其他地方使用这个常量。
c.上面默认初始化的那些值皆为常量值。

二、数据类型

java中的数据类型分为基本数据类型和引用数据类型（后面会具体体现，这里主要讲基本数据类型）。他们的共性之处在于，都是存在于栈内存中的。但是基本数据类型和引用数据类型在内存中的本质是有区别的，基本数据类型本身的值就是在栈内存中的，无需引用任何数据，自己管自己的。但是引用数据类型则不一样，它在栈内存中也有值，只不过这值是地址值，拿的别人的东西。下面我就简单总结一下关于基本数据类型。

先来看一个小程序：

class JavaDemo  
{  
   public static void main(String [] args)  
   {  
       int i = 5;  
       float f = 6.5f;  
       double d = i + f;  
       System.out.println("打印d为：" + d);//结果为：打印d为11.5  
   }  
}

通过这个小程序，我们来主要说一下关于数据类型的问题。

Paste_Image.png

1、基本数据类型：

上面程序中提到的int、float、double等是数据类型中的几种。这些都属于基本数据类型。对于基本数据类型，上面也说到了，是自己的值存放在栈内存中。对于基本数据类型，主要有八种，分别为：

1、整数类型：
byte： 字节型 -------> 1字节，取值范围：（-2E7 ~ 2E7 - 1）-128 ~ 127
short：短整型 -------> 2字节，取值范围：（-2E15 ~ 2E15 - 1）-32768 ~ 32767
int： 整型 -------> 4字节，取值范围：（-2E31 ~ 2E31 - 1）-2147483648 ~ 214748367 ---超过20亿
long： 长整型 -------> 8字节，取值范围：（-2E61 ~ 2E61 - 1）-9 223 372 036 854 775 808 ~ 9 223 372 036 854 775 807

2、浮点型：
float： 单精度浮点型 -------> 4字节，取值范围：大约± 3.402 823 47E + 38F（有效位6 ~ 7位）
double：双精度浮点型 -------> 8字节，取值范围：大约± 1.797 693 134 862 315 70E + 308（有效位15位）

3、字符型：
char：字符型 ------->用于表示单个字符。如‘A’。

4、布尔型：
boolean：布尔型 ------->表示逻辑判断条件，有两个值为true和false。

Java基本数据类型及范围

2、基本数据类型说明：

1、int类型：在整数类型中，对数据进行赋值的时候，默认是int类型的，就是说，可以直接使用任何整型数据，基本上是作为int使用的。大数值单说。

2、double类型：在浮点型类型中，和int相似，默认的是double类型的。

3、char类型：每一个字符都对应一个ASCll码，如'A'对应着65，'a'对应着97。

    public static void main(String[] args) {
        char ch1 = 97;
        char ch2 = 'a';
        System.out.println("ch1 = " + ch1); //ch1 = a
        System.out.println("ch2 = " + ch2); //ch2 = a
    }

4、对于基本数据类型，在进行参数传递时，是进行的值传递。

5、基本数据类型的初始化：
整型默认初始化为： 0 字符型默认初始化为：null
浮点型默认初始化为： 0.0(f) 布尔型默认初始化为：false

3、关于基本类型转化与提升问题

1、自动类型转换：
也称为隐式类型转化。当一个“小”（指范围小）数据与“大”数据进行运算时，java默认会向“大”数据方向转换，然后再运算，如上面的程序中的运算，就是讲i = 5转为i = 5.0在和f进行运算，然后再提升为double类型。

注：
a.所有byte、short、char类型的值将提升为int类型。
b.自动类型转换关系：byte -->short(char) -->int -->long -->float -->double

2、强制类型转换：
和自动转换类型相反，格式：int i = (int)6.53;，就是将“大”数据强转为“小”数据。

注：
a.会损失精度，如6.53转完后为6，会将小数点后的值去除，只保留整数位。
b.强制类型转换关系：double -->float -->long -->int -->short(char) -->byte
c.对于int m = (int)'a';//结果为97，因为a在ASCll码中的值为97。

4、关于证书数据大小溢出的问题

当整数的数据大小超出了可以表示的范围，而程序中又没有做数值范围的检查时，这个整型变量所输出的值将发生紊乱，且不是预期的运行结果。

    public static void main(String[] args) {
        int x = Integer.MAX_VALUE;
        System.out.println("x = " + x); //x = 2147483647
        System.out.println("x+1 = " + (x + 1)); //x+1 = -2147483648
        System.out.println("x+2 = " + (x + 2)); //x+2 = -2147483647

        System.out.println("x + 2 = "+(x+2L));  //x + 2 = 2147483649
        System.out.println("x + 3 = "+((long)x+3));  //x + 3 = 2147483650
    }
数据类型的溢出

类似于计数器的内容到最大值时会自动归零。
通过显式指明数据类型，避免溢出：
· 在表达式的常量部分加上L
· 利用强制类型转换的方式
· 对于long类型的溢出，就没有办法处理了，就需要在程序中加上变量值的界限检查。

三、运算符

1、概述：

数据的存储不仅仅只为了存，更多的是运算，那么该如何对这些数据进行运算呢？先说一说基本的运算符及运算。

2、运算符：

1、算数运算符
正号：+ 负号：-
加法：+ 减法：- 乘法：* 除法：/ 取模：%
自增：++，即自加1，可至于前或后；如：++a（a先自增，然后再和a相加），a++（先和a相加，a再自增）
自减：- -，即自减1， 可至于前或后；如：- -a（a先自减，然后再和a相减），a- -（先和a相减，a再自减）
字符串相连：+

2、赋值运算符：=、+=、-=、*=、/=、%=等
如：
s += 5，就是将s的值和5相加再赋值给s。但是这种运算和s = s + 5;是有区别的。
s += 5有自我提升的功能，而 s = s + 5;可能就会编译失败。比如，s为short型的值，对于后者那么编译时就会报错：可能损失精度。对于前者，会将5强转为short型，在与s的值相加，然后再赋值给s。

3、比较运算符：==、!=、< 、> 、<= 、>= 、instanceof
结果均为boolean型，即所得的值为true或者false
如：
5 == 3为false；5 != 3为true

4、逻辑运算符：&、|、^、!、&&、||
与： &； 如：true & false 为false；
或：|； 如：true | false为true；
非： !； 如： ! true 为false
异或： ^； 如：true ^ false 为true（真异或真为假）
短路：&&：只要有一边为false，结果则为false
||：只要有一边为true，结果则为true

5、位运算：<< 、>> 、>>> 、 &、|、^ 、~；在二进制水平上运算
左移：<<；3 << 2 = 12 ---->322=12
右移：>>；3 >> 1 = 1 ---->3/2 =1
无符号右移：>>>； 3 >>> 1 = 1 ---->3/2 =1
与： &；6 & 3 = 2
或：|；6 | 3 = 7
异或： ^；6 ^ 3 = 5。一个数以后两次相同点数，那么结果还为本身。在加密和解密中有应用。
：反码： 6 = -7，其实就是对当前数的二进制的取反。

注：
a.对于>>，最高位补什么由原有数据的最高位值而定，若最高位为0，右移后，用0补空位。如果最高位为1，右移后，用1补空位。
b.对于>>>，无论最高位是0还是1，右移后，都用0补空位。

3、进制操作

1、概述：java中有四种进制形式：二进制，八进制，十进制，十六进制。
整数的表现形式：
二进制： 0和1，逢2进1.如110（表示六）
八进制： 0 - 7，逢8进1；以0开头表示。如015（表示十三）
十进制： 0 - 9，逢10进1。如12（表示十二）
十六进制：0 - 9、A - F，逢16进1；以0x开头表示。如0x3c（表示60）

2、进制特点：
a.二进制：始于电信号。任何计算机底层都是用二进制表示的。
b.八进制：将二进制的三位表示一位，即为八进制，最大值为7（2^3-1）。
c.十六进制：将二进制的四位表示一位，即为十六进制，最大值为15（2^4-1）。
d.进制数越大，位数越短。

3、进制间转化：
1）十进制转二进制：取2的余数运算
例：求6的二进制：6/2商3---余0，3/2商1---余1,1/2---余1；最终余1或除尽余0，则将每次除得的余数倒叙排列为110，即十进制的6转为二进制是110.

2）二进制转十进制：取2的幂运算
例：求110的十进制：02^0 +12^1 +1*2^2 = 6，其中012...代表各位数。

3）二进制转八进制：从右向左取二进制三位为一位，不足补0，算出每三位的十进制值（不会超过7）
例：求10011011的八进制：八位补一位为010,011,011；计算010 = 2, 011 = 3, 011 =3；则八进制为233

4）二进制转十六进制：从右向左取二进制四位为一位，不足补0，算出每四位的十进制值（不会超过15，过了9，记为A/B/C/D/E/F）
例：求10011011的十六进制：补位为0000,0000,1001,1011，计算0000 = 0, 0000 = 0,1001 = 9, 1011 = B(11)，则十六进制为9B

5）八进制、十六进制转二进制：先转为十进制，再转为二进制。

6）二进制的负数形式：取反后再求其补码
例：求-6的二进制：

            0000-0000  0000-0000  0000-0000  0000-0110

          ^ 1111-1111  1111-1111  1111-1111  1111-1111

          --------------------------------------------------------------------

             1111-1111  1111-1111  1111-1111  1111-1001

           + 0000-0000  0000-0000  0000-0000  0000-0001
          --------------------------------------------------------------------
             1111-1111  1111-1111  1111-1111  1111-1010

则-6的二进制为：1111-1111 1111-1111 1111-1111 1111-1010。

说明：二进制的负数形式的最高位皆为1.

/** 
需求|：定义一个方法，使其可将十进制转换为二进制、八进制及十六进制 
思路|：查表法|： 
    1定义一个表，存放十六进制的所有元素，此表也就包含了二进制和八进制的元素 
    2通过十进制&15（或7，或1）的运算，得到进制最后一位数，倒序存入数组 
    3然后移位（>>>4或3或1），得到一个新数 
    4重复此过程，知道数值为零，结束 
    5将数组打印 
*/  
  
import java.util.*;  
class Trans  
{  
    public static int scan()  
    {  
        Scanner in = new Scanner(System.in);  
        System.out.print("请输入十进制数字：");  
        int num = in.nextInt();  
        return num;  
    }  
  
    public static void trans(int num,int base,int offset)  
    {  
        if(num ==0)  
        {  
            System.out.println("\n转换后的数为：" + 0);  
            return ;  
        }  
        StringBuffer sa = new StringBuffer();  
        char[] ch =  {  '0','1','2','3',  
                        '4','5','6','7',  
                        '8','9','A','B',  
                        'C','D','E','F'};  
        char[] arr = new char[32];   
        int pos = arr.length;  
        while(num!=0)  
        {  
            int temp = num & base;  
            arr[--pos] = ch[temp];  
            num >>>=offset;  
        }  
  
        for(int i=pos;i<arr.length;i++)  
        {  
            sa.append(arr[i]);  
        }  
        System.out.println("后的数为：" + sa);  
    }  
  
    //转换为二进制  
    public static void toBin(int num)  
    {  
        System.out.print("转换成二进制");  
        trans(num,1,1);  
    }  
  
    //转换为八进制  
    public static void toBa(int num)  
    {  
        System.out.print("转换成八进制");  
        trans(num,7,3);  
    }  
      
  
    //转换为十六进制  
    public static void toHex(int num)  
    {  
        System.out.print("转换成十六进制");  
        trans(num,15,4);  
    }  
  
    public static void main(String [] args)  
    {  
        int x = 0;  
        x = scan();  
        toBin(x);  
        toBa(x);  
        toHex(x);  
    }  
}
4、三元运算符：

格式：布尔型表达式 ? 表达式1 : 表达式2

说明：当布尔型表达式的值为true时，则计算表达式1；否则计算表达式2。

如：
返回两个数中较小的值----> x < y ? x : y。

注意：
a.这个是有返回值的，需要由变量接收这个返回值，如：int a = x < y ? x : y;
b.表达式1和表达式2必须都返回相同类型，或是相同类型的数据。

5、运算符优先级：

运算符间有不同的优先级。就是谁先运算的问题。具体如下：从左向右运算的：
运算级别由高到低

1级—— 方法调用：[ ] . ()
2级—— 一元运算符：! 、~ 、++、-- 、+、-；强制类型转换：( )；创建：new
3级—— 二元运算符：*和 / 优于 + 和 -
4级—— 位运算：<<、>> 、>>>
5级—— 比较运算符：< 、> 、<= 、>= 、instanceof 优于 ==、!=、
6级—— 逻辑运算符：&、|、^、!、&&、||
7级—— 三元运算符：? :
8级—— 算数运算符等： =、+=、-=、*=、/=、%=、&=、|=、 ^=、 <<=、>>= 、>>>=

上面除了第2、7和8级的是从右向左运算，其他的都是从左向右进行的运算。

6、转义字符：

1、概述：通过 \ 来转变后面字母或符号的含义。如：\n表示换行。

2、常用转义字符：
\b：退格 \n：换行
\t：制表符，相当于tab键 \r：回车
\\：表示反斜杠    '：表示单引号    "：表示双引号

四、final关键字

final：最终。是java中的修饰符

1、final关键字的特点：

1、可修饰类、变量（成员变量、静态变量、局部变量）、函数

2、被final修饰的类不可被继承，为避免被继承，子类需要复写父类中的方法

3、被final修饰的方法不可被复写

4、被final修饰的变量是常量时，只能赋值一次。final既可修饰成员变量，又可修饰局部变量

  描述事物时，一些数据为固定的，为增强阅读性，都给这些值起名，而此值不被改变

如：数学函数中的圆周率PI是一个固定值，在java中北定义为final的，是为了让程序更加严谨

public static final double PI = 3.141592654

5、内部类定义在类中的局部位置上时，只能访问该局部被final修饰的局部变量

2、final关键字的体现

1、final方法：
如果一个类不允许其子类覆盖某个方法，则可以把这个方法声明为final方法。
也就是说，被final修饰后，是不能有“子方法”的，就是不能在子类中重写父类中的这个方法。

class Fu  
{  
    final void Fun()  
    {  
        System.out.println("fu-final");  
    }  
}  
  
class Zi extends Fu  
{  
    void Fun()  
    {  
        System.out.println("zi-final");  
    }  
}  
  
class FinalDemo  
{  
    public static void main(String [] args)  
    {  
        Zi z = new Zi();  
        z.Fun();  
    }  
}

当编译运行的时候会出错：

Paste_Image.png

2、final类：
final类是最终类，是不能被扩展的类，即没有子类。因此当类不允许被继承，不允许被改变其中被实现的细节，那么就可以将父类定义成final的。

注意：抽象类不能用final来修饰，即一个类不能既是最终类又是抽象类。

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