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Java数据类型

Java支持数据类型分为两类：基本数据类型和引用数据类型。基本数据类型共有8种，可以分为三类：

数值型：整数类型（byte、short、int、long）和浮点类型（float、double）
字符型：char
布尔型：boolean

8种基本数据类型详解

8种基本数据类型的默认值、位数、取值范围，如下表所示：

数据类型	占用大小（字节）	位数	取值范围	默认值	描述
byte	1	8	-128（-2^7）到127（2^7 - 1）	0	是最小的整数类型，适合用于节省内存，例如在处理文件或网络流时存储小范围整数数据。
short	2	16	-32768（-2^15）到32767（2^15 - 1）	0	较少使用，通常用于在需要节省内存且数值范围在该区间的场景。
int	4	32	-2147483648（-2^31）到2147483647（2^31 - 1）	0	最常用的整数类型，可满足大多数日常编程中整数计算的需求。
long	8	64	-9223372036854775808（-2^63）到9223372036854775807（2^63 - 1）	0L	用于表示非常大的整数，当int类型无法满足需求时使用，定义时数值后需加L或l。
float	4	32	1.4E-45到3.4028235E38	0.0f	单精度浮点数，用于表示小数，精度相对较低，定义时数值后需加F或f。
double	8	64	4.9E-324到1.7976931348623157E308	0.0d	双精度浮点数，精度比float高，是Java中表示小数的默认类型。
char	2	16	'\u0000'（0）到'\uffff'（65535）	'\u0000'	用于表示单个字符，采用Unicode编码，可表示各种语言的字符。
boolean	无明确字节大小（理论上1位）	无明确位数	true或false	false	用于逻辑判断，只有两个取值，常用于条件判断和循环控制等逻辑场景。

Float和Double的最小值和最大值都是以科学记数法的形式输出的，结尾的"E+数字"表示E之前的数字要乘以10的多少倍。比如3.14E3就是3.14×1000=3140，3.14E-3就是3.14/1000=0.00314。

数据类型的重要注意事项

Java八种基本数据类型的字节数：1字节(byte、boolean)、2字节(short、char)、4字节(int、float)、8字节(long、double)
浮点数的默认类型为double（如果需要声明一个常量为float型，则必须要在末尾加上f或F）
整数的默认类型为int（声明Long型在末尾加上l或者L）
八种基本数据类型的包装类：除了char的是Character、int类型的是Integer，其他都是首字母大写
char类型是无符号的，不能为负，所以是0开始的

int和long类型详解

int类型是32位（bit），占4个字节（byte），int是有符号整数类型，其取值范围是从-2^31到2^31-1。例如，在一个简单的计数器程序中，如果使用int类型来存储计数值，它可以表示的最大正数是2,147,483,647。如果计数值超过这个范围，就会发生溢出，导致结果不符合预期。

long类型是64位，占8个字节，long类型也是有符号整数类型，它的取值范围是从-2^63到2^63-1，在处理较大的整数数值时，如果int类型的取值范围不够，就需要使用long类型。例如，在一个文件传输程序中，文件的大小可能会很大，使用int类型可能无法准确表示，而long类型就可以很好地处理这种情况。

long和int的相互转换

可以的，Java中的long和int可以相互转换。由于long类型的范围比int类型大，因此将int转换为long是安全的，而将long转换为int可能会导致数据丢失或溢出。

将int转换为long可以通过直接赋值或强制类型转换来实现。例如：

java
int intValue = 10;
long longValue = intValue; // 自动转换，安全的

将long转换为int需要使用强制类型转换，但需要注意潜在的数据丢失或溢出问题。

例如：

java
long longValue = 100L;
int intValue = (int) longValue; // 强制类型转换，可能会有数据丢失或溢出

在将long转换为int时，如果longValue的值超出了int类型的范围，转换结果将是截断后的低位部分。因此，在进行转换之前，建议先检查longValue的值是否在int类型的范围内，以避免数据丢失或溢出的问题。

数据类型转换方式

自动类型转换（隐式转换）

当目标类型的范围大于源类型时，Java会自动将源类型转换为目标类型，不需要显式的类型转换。例如，将int转换为long、将float转换为double等。

强制类型转换（显式转换）

当目标类型的范围小于源类型时，需要使用强制类型转换将源类型转换为目标类型。这可能导致数据丢失或溢出。例如，将long转换为int、将double转换为int等。语法为：目标类型变量名 = (目标类型) 源类型。

字符串转换

Java提供了将字符串表示的数据转换为其他类型数据的方法。例如，将字符串转换为整型int，可以使用Integer.parseInt()方法；将字符串转换为浮点型double，可以使用Double.parseDouble()方法等。

数值之间的转换

Java提供了一些数值类型之间的转换方法，如将整型转换为字符型、将字符型转换为整型等。这些转换方式可以通过类型的包装类来实现，例如Character类、Integer类等提供了相应的转换方法。

类型转换可能出现的问题

基本数据类型转换的问题

当把小范围数据类型赋值给大范围数据类型时，Java会自动进行类型转换，这种转换一般是安全的。

java
int num = 100;
long bigNum = num; // 自动将int转换为long

但是大范围数据类型赋值给小范围数据类型时，会发生数据数据溢出或者精度损失的问题。

数据溢出：如果大范围数据类型赋值给小范围数据类型时，当目标类型无法容纳原数据时，就会发生数据溢出。比如下面，byte类型的取值范围是-128到127。300的二进制表示为00000001 00101100，强制转换为byte类型时，会丢弃高位字节，只保留低位的8位00101100，其十进制值为44。

java
int largeNum = 300;
byte b = (byte) largeNum; // b的值为44

精度损失：在进行浮点数类型的转换时，可能会发生精度损失。由于浮点数的表示方式不同，将一个单精度浮点数(float)转换为双精度浮点数(double)时，精度可能会损失，如果double转换为int也会发生精度损失的问题，如下：

java
double d = 3.14;
int i = (int) d; // i的值为3，小数部分0.14被舍弃

对象引用转换的问题

向上转型是自动进行的，而且是安全的，如下：

java
class Animal {}
class Dog extends Animal {}

Dog dog = new Dog();
Animal animal = dog; // 自动向上转型

但是向下转型需要手动进行，并且存在风险。如果父类对象实际上并不是目标子类的实例，在转型时就会抛出异常：

java
Animal animal = new Animal();
Dog dog = (Dog) animal; // 运行时抛出ClassCastException

原因是Java的对象在运行时会记录其真实类型，当进行向下转型时，Java会检查对象的实际类型是否与目标类型兼容。如果不兼容，就会抛出ClassCastException。

解决方式是需要使用instanceof检查：

java
if (animal instanceof Dog) {
    Dog dog = (Dog) animal; // 只有确认animal是Dog的实例时才进行转型
}

为什么用BigDecimal不用double？

double会出现精度丢失的问题，double执行的是二进制浮点运算，二进制有些情况下不能准确的表示一个小数，就像十进制不能准确的表示1/3(1/3=0.3333...)，也就是说二进制表示小数的时候只能够表示能够用1/(2^n)的和的任意组合，但是0.1不能够精确表示，因为它不能够表示成为1/(2^n)的和的形式。

比如：

java
System.out.println(0.05 + 0.01);
System.out.println(1.0 - 0.42);
System.out.println(4.015 * 100);
System.out.println(123.3 / 100);

输出：

text
0.060000000000000005
0.5800000000000001
401.49999999999994
1.2329999999999999

可以看到在Java中进行浮点数运算的时候，会出现丢失精度的问题。那么我们如果在进行商品价格计算的时候，就会出现问题。很有可能造成我们手中有0.06元，却无法购买一个0.05元和一个0.01元的商品。因为如上所示，他们两个的总和为0.060000000000000005。这无疑是一个很严重的问题，尤其是当电商网站的并发量上去的时候，出现的问题将是巨大的。可能会导致无法下单，或者对账出现问题。

而Decimal是精确计算，所以一般牵扯到金钱的计算，都使用Decimal。

java
import java.math.BigDecimal;

public class BigDecimalExample {
    public static void main(String[] args) {
        BigDecimal num1 = new BigDecimal("0.1");
        BigDecimal num2 = new BigDecimal("0.2");

        BigDecimal sum = num1.add(num2);
        BigDecimal product = num1.multiply(num2);

        System.out.println("Sum: " + sum);
        System.out.println("Product: " + product);
    }
}

输出：

text
Sum: 0.3
Product: 0.02

在上述代码中，我们创建了两个BigDecimal对象num1和num2，分别表示0.1和0.2这两个十进制数。然后，我们使用add()方法计算它们的和，并使用multiply()方法计算它们的乘积。最后，我们通过System.out.println()打印结果。

这样的使用BigDecimal可以确保精确的十进制数值计算，避免了使用double可能出现的舍入误差。需要注意的是，在创建BigDecimal对象时，应该使用字符串作为参数，而不是直接使用浮点数值，以避免浮点数精度丢失。

装箱和拆箱

装箱（Boxing）和拆箱（Unboxing）是将基本数据类型和对应的包装类之间进行转换的过程。

java
Integer i = 10;  //装箱
int n = i;   //拆箱

自动装箱主要发生在两种情况，一种是赋值时，另一种是在方法调用的时候。

赋值时

这是最常见的一种情况，在Java 1.5以前我们需要手动地进行转换才行，而现在所有的转换都是由编译器来完成。

java
//before autoboxing
Integer iObject = Integer.valueOf(3);
Int iPrimitive = iObject.intValue()

//after java5
Integer iObject = 3; //autobxing - primitive to wrapper conversion
int iPrimitive = iObject; //unboxing - object to primitive conversion

方法调用时

当我们在方法调用时，我们可以传入原始数据值或者对象，同样编译器会帮我们进行转换。

java
public static Integer show(Integer iParam){
   System.out.println("autoboxing example - method invocation i: " + iParam);
   return iParam;
}

//autoboxing and unboxing in method invocation
show(3); //autoboxing
int result = show(3); //unboxing because return type of method is Integer

show方法接受Integer对象作为参数，当调用show(3)时，会将int值转换成对应的Integer对象，这就是所谓的自动装箱，show方法返回Integer对象，而int result = show(3);中result为int类型，所以这时候发生自动拆箱操作，将show方法的返回的Integer对象转换成int值。

自动装箱有一个问题，那就是在一个循环中进行自动装箱操作的情况，如下面的例子就会创建多余的对象，影响程序的性能。

题目 1

Java中byte类型的取值范围是？

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