Java 數據類型在實際開發中應用

在前邊的文章中，我已經介紹了Java核心的容器IO等，現在我來說一下java中的數據類型。在java中，一切東西皆為對象（這句話意思是java中絕大數情況都用對象），極少數不是對象的，也存在與之對應的對象（比如基本數據類型存在與之對應的包裝類，數組有List對象可以代替）

Java中數據類型 主要有「基本數據類型」、「String」、「引用類型」 （基本的引用類型不多做介紹，在下一篇博文中著重介紹「枚舉」，也算是引用類型的一種）

一：基本數據類型

1.1基本數據類型的定義

byte、char、int、 float 、double、long...這些屬於java的基本數據類型。具體用法可以參照 （Java基本數據類型總結 ) .在java看來，使用基本類型並不是面向對象的設計，於是提供一些專門的包裝類。實際開發中，不需要我們考慮到底是用基本類型還是包裝類（Java提供了自動裝箱機制）。當然基本類型還是有必要學習一下的。

1.1.1按種類了解基本類型

基本類型可以分為三類，字元類型char，布爾類型boolean以及數值類型byte、short、int、long、float、double。JAVA中的數值類型不存在無符號的，它們的取值範圍是固定的，不會隨著機器硬體環境或者操作系統的改變而改變

Java決定了每種簡單類型的大小，並不隨著機器結構的變化而變化。這正是Java程序具有很強移植能力的原因之一。下表列出了Java中定義的簡單類型、佔用二進位位數及對應的封裝器類。

這張表可以簡單的看一下，但不推薦花費太多時間（實際開發不需要，如果是應付考試還是需要記一下的）。因為 Java語言之所以流行就是希望程序員可以消耗更少的心力在語法上，從而省出更多的時間去整理具體的業務邏輯。在基本數據類型這一塊，Java提供自動裝箱機制，下面簡單介紹一下自動裝箱。

1.1.2Java中自動裝箱

自動裝箱就可以簡單的理解為將基本數據類型封裝為對象類型，來符合java的面向對象。比如你可以直接把一個int值複製給一個Integer對象

自動裝箱的時候，存在一個細節點就是「對於值從–128到127之間的值，它們被裝箱為Integer對象後，會存在內存中被重用，始終只存在一個對象」,測試如下

有時候，只能用包裝類，不能用基本數據類型，比如集合內

具體的細節可以參考這幾位仁兄的博客 （Java 自動裝箱與拆箱(Autoboxing and unboxing)，java 自動裝箱與拆箱）

1.2 基本數據類型的保存位置

基本類型存儲在棧中，處於效率考慮，基本類型保存在棧中。延伸一下，包裝類保存在堆中（注意我之前說過的-127到128之間的包裝類Integer）

1.3 堆棧的簡單介紹（這個和基本數據類型沒有太大關係相當於是擴展內容）

Java的堆是一個運行時數據區，不需要程序代碼來顯式的釋放，由垃圾回收來負責即可。堆的優勢是可以動態地分配內存 大小，生存期也不必事先告訴編譯器（因為是在運行時動態分配內存的，Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的數據）。但缺點是，由於要在運行時動態分配內存，存取速度較慢。

棧的優勢是，存取速度比堆要快，僅次於寄存器，棧數據可以共享。但缺點是，存在棧中的數據大小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性。棧中主要存放一些基本類型的變數數據（int, short, long, byte, float, double, boolean, char）和引用數據類型（這個和基本數據類型無關，不多做介紹）

1.3.1 數據共享簡單介紹

1.3.2 局部變數與成員變數保存位置簡單介紹

對於成員變數和局部變數：成員變數就是方法外部，類的內部定義的變數；局部變數就是方法或語句塊內部定義的變數。局部變數必須初始化。

• 形式參數是局部變數，局部變數的數據存在於棧內存中。棧內存中的局部變數隨著方法的消失而消失。

• 成員變數存儲在堆中的對象裡面，由垃圾回收器負責回收

1.3.3 java中常量簡單介紹

• 十六進位整型常量：以十六進位表示時，需以0x或0X開頭，如0xaa,0X9f。

• 八進位整型常量：八進位必須以0開頭，如0123，034。

• 長整型： 長整型必須以L作結尾，如9L,342L。

• 浮點數常量： 由於小數常量的默認類型是double型，所以float類型的後面一定要加f(F)。同樣帶小數的變數默認為double類型。　如：float f;f=1.3f;//必須聲明f。

• 字元常量： 字元型常量需用兩個單引號括起來（注意字元串常量是用兩個雙引號括起來）。Java中的字元佔兩個位元組。

1.4 Java基本類型的「類型轉換」

簡單類型數據間的轉換,有兩種方式:自動轉換和強制轉換,通常發生在表達式中或方法的參數傳遞時。

1.4.1 自動轉換：是JVM根據條件自動幫助我們轉換，可以簡單了解一下轉換規則。

當一個較"小"數據與一個較"大"的數據一起運算時,系統將自動將"小"數據轉換成"大"數據,再進行運算 。

這些類型由"小"到"大"分別為 (byte，short，char)--int--long--float—double，這裡我們所說的"大"與"小",並不是指佔用位元組的多少,而是指表示值的範圍的大小 。所以byte --char--short之間不可以自動轉換

1.4.2 強制轉換：

將"大"數據轉換為"小"數據時，你必須使用強制類型轉換。即你必須採用下面這種語句格式： int n=(int)3.14159/2;可以想像，這種轉換肯定可能會導致溢出或精度的下降

1. 表達式的數據類型自動提升 eg 所有的byte,short,char型的值將被提升為int型；

2. 包裝類和基本類型轉換 ：實際上Java存在一個自動裝箱的機制，他可以自動轉換。但是，我們可以用構造器轉為包裝類；用包裝類對象的xxxValue()把包裝類轉為基本類型

3. 其它類型間轉為字元串：①調用類的串轉換方法:X.toString(); ②自動轉換:X+""; ③使用String的方法:String.volueOf(X);

4. 字元串轉為其它類型 ①先轉換成相應的封裝器實例,再調用對應的方法轉換成其它類型 new Double("3.1").doubleValue().或者Double.valueOf("32.1").doubleValue()②靜態parseXXX方法String s = "1";byte b = Byte.parseByte( s );

5. Date類與其它數據類型的相互轉換 ：整型和Date類之間並不存在直接的對應關係，只是你可以使用int型為分別表示年、月、日、時、分、秒，這樣就在兩者之間建立了一個對應關係 。具體轉換，可能用到format類

1.4.3 備註

只有boolean不參與數據類型的轉換

二：String類型

在實際開發中 String使用非常廣泛。於是Java設計者針對String做了非常多的優化來提高效率，這雖然提高了程序的效率，但是在一定程度上也會給我們開發提高了難度，於是在Thinking in Java中單獨把String當作一個章節。下面我會從整體上總結一下String,一些具體的方法可以去查詢API（Java API）

2.1 String創建方式

new是按照面向對象的標準語法，在內存使用上存在比較大的浪費。所以String對象的創建是不需要new的（這樣可以提高效率，但是如果用new創建字元串也不會報錯）

2.1.1在這裡，延伸一下，java中創建對象的方式一共存在五種：

分別是 new 關鍵字、Class類的 newInstance 方法、Constructor類的 newInstance 方法、String對象的 clone方法、反序列化機制。但是String對象還有一種特殊的創建方式，就是通過使用 「 或 』 包裹字元序列

2.1.2 簡單的概括一下：

用「」創建對象的時候，String對象是放到常量池中，只會創建一個，每次都是先去找一下常量池有沒有該字元串

用 new創建對象，會在隊中創建一個對象，然後在棧內創建該對象應用，每次都是新創建

2.2 String類初始化後是不可變的(immutable)

String類初始化之後不可變，因為java設計者不希望我們方法傳參是字元串的時候，方法內修改會影響外邊的串，所以採取了一種傳遞拷貝的方式（也就是傳值）

2.2.1 Java中String不可變是怎麼一回事

java中，一旦產生String對象，該對象就不會在發生變化。但是String另一方面的確提供了修改String的方法。這看起來很矛盾，實際上是我們沒有仔細的了解那些修改的方法

比如replace(),如果可以看到源碼，可以清楚的看到該方法實際上新產生一個字元串，替換操作是針對新的字元串。（下圖參考自參考Java進階01 String類，簡單的表示replace()方法調用時

s的變化）

下邊的代碼 ：我在原字元串的基礎上添加了一句話，然後判斷他們是否相同（如果是同一個對象修改，==輸出結果應該是true）

思考一下 "s1指向的對象中的字元串是什麼"（我們潛意識的認為s1也會被修改，但是當s2 = "s2"時，實際上s2的引用已經被修改，它和s1沒關係了）

再重複一遍，無論是修改字元串的方法還是對字元串賦值，都和普通的對象不同。賦值是讓字元串指向一個新的字元串，方法傳參是copy一份值，傳入進去。

再比如說：String str=」kv」+」ill」+」 「+」ans」; 就是有4個字元串常量，首先」kv」和」ill」生成了」kvill」存在內存中，然後」kvill」又和」 」 生成 「kvill 「存在內存中，最後又和生成了」kvill ans」;並把這個字元串的地址賦給了str

所以 + 會產生很多臨時變數。下文中會說到StringBuilder 來避免這種情況。不過有一種特殊情況。 "ab"+"cd" 在JVM編譯後和"abcd"一樣

2.2.2 Java是怎樣做到String的不可變的

在String源碼中 ，使用private final char value[]來實現字元串的存儲,就是因為final,才說String類型是不可變

2.3 String的保存位置

深入一點，我們了解一下String保存的位置（可以參考java+內存分配及變數存儲位置的區別[轉]，java中的String類常量池詳解）

String常量是保存在常量池中。JVM中的常量池在內存當中是以表的形式存在的， 對於String類型，有一張固定長度的CONSTANT_String_info表用來存儲文字字元串值，注意：該表只存儲文字字元串值，不存儲符號引用。說到這裡，對常量池中的字元串值的存儲位置應該有一個比較明了的理解了。在程序執行的時候,常量池會儲存在Method Area,而不是堆中。常量池中保存著很多String對象; 並且可以被共享使用，因此它提高了效率

什麼是常量池

常量池指的是在編譯期被確定，並被保存在已編譯的.class文件中的一些數據。

除了包含代碼中所定義的各種基本類型（如int、long等等）和對象型（如String及數組）的常量值(final)還包含一些以文本形式出現的符號引用。

2.4主要的方法

• s.length() 返回s字元串長度

• s.charAt(2) 返回s字元串中下標為2的字元

• s.substring(0, 4) 返回s字元串中下標0到4的子字元串

• s.indexOf("Hello") 返回子字元串"Hello"的下標

• s.startsWith(" ") 判斷s是否以空格開始

• s.endsWith("oo") 判斷s是否以"oo"結束

• s.equals("Good World!") 判斷s是否等於"Good World!" ==只能判斷字元串是否保存在同一位置。需要使用equals()判斷字元串的內容是否相同。

• s.compareTo("Hello Nerd!") 比較s字元串與"Hello Nerd!"在詞典中的順序， 返回一個整數，如果<0，說明s在"Hello Nerd!"之前 如果>0，說明s在"Hello Nerd!"之後 如果==0，說明s與"Hello Nerd!"相等。

• s.trim() 去掉s前後的空格字元串，並返回新的字元串

• s.toUpperCase() 將s轉換為大寫字母，並返回新的字元串

• s.toLowerCase() 將s轉換為小寫，並返回新的字元串

• s.replace("World", "Universe") 將"World"替換為"Universe"，並返回新的字元串

2.5:簡單概括總結String中的細節點

總體來說，如果你還是對String感到困惑，不如把握住一點就是「 創建時間」 如果編譯期就知道是啥，會丟到常量池.

1. 單獨使用""引號創建的字元串都是常量,編譯期就已經確定存儲到String Pool中；

2. 使用new String("")創建的對象會存儲到heap中,是運行期新創建的；

3. 使用只包含常量的字元串連接符如"aa" + "aa"創建的也是常量,編譯期就能確定,已經確定存儲到String Pool中；

4. 使用包含變數的字元串連接符如"aa" + s1創建的對象是運行期才創建的,存儲在heap中；

5. intern()： String實例調用該方法可以讓JVM檢查常量池，如果沒有實例的value屬性對應的字元串序列，就將本實例放入常量池，如果有則返回常量池中相對應的實例的引用而不是當前實例的引用

2.6 StringBuilder 和StringBuffer 和 +

首先StringBuilder 和StringBuffer區別是 StringBuffer線程安全（存在一堆synchronized）

其次，我們推薦用StringBuilder 而不是+ ,雖然+號在jvm中本質也是建StringBuilder,但是每s = s+"1";都會引入一個StringBuilder對象

另外：StringBuilder允許我們在聲明的時候指定大小，避免我們多次分配緩存

三：Java引用類型

Java有 5種引用類型（對象類型）：類 介面 數組 枚舉 標註。

new 的對象會放到java堆中，然後把引用放到棧內，這裡不多加敘述

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