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沉梦听雨
2023-06-15
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Java基本数据类型

# Java 基本数据类型

# Java 中的几种基本数据类型是什么？对应的包装类型是什么？各自占用多少字节？

8 种基本数据类型：byte 1，short 2，int 4，long 8，float 4，dobule 8，char 2，boolean 1

对应的包装类型：Byte，Short，Interger，Long，Float，Double，Character，Boolean

对应占用的字节：1，2，4，8，4，8，2，1

注意：short 是 2 字节

# 讲讲 int 的取值范围是多少？

想想字节和取值范围的关系。

  • int 有 4 个字节，也就是占 32 个比特位，
  • 所以取值范围就是【-2 的 31 次方到 2 的 31 次方减 1】，即约为 -2,147,483,648 到 2,147,483,647。

需要注意的是，这个范围是针对有符号的整数类型。

如果使用【无符号】的整数类型（如 Java 中的 unsigned int），则范围将从 0 到 2^32 - 1，即约为 0 到 4,294,967,295。

# 基本类型和包装类型的区别？

五大区别：

用途：

  • 基本类型一般用来定义一些常量和局部变量，我们在其他地方比如方法参数、对象属性中很少会使用基本类型来定义变量。
  • 包装类型可用于泛型，而基本类型不可以。

存储方式：

  • 基本数据类型的【局部变量】存放在 Java 虚拟机栈中的局部变量表中，基本数据类型的【成员变量】（未被 static 修饰 ）存放在 Java 虚拟机的堆中。
  • 包装类型属于对象类型，几乎所有对象实例都存在于堆中。

占用空间：

相比于包装类型（对象类型），基本数据类型占用的空间往往非常小。

默认值：

  • 成员变量包装类型的默认值是 null，

  • 基本类型有默认值，但不固定。

    • byte：0
    • short：0
    • int：0
    • long：0L
    • float：0.0f
    • double：0.0d
    • char：'\u0000'
    • boolean：false

比较方式：

  • 对于基本数据类型来说，== 比较的是值。
  • 对于包装数据类型来说，== 比较的是对象的内存地址。所有整型包装类对象之间值的比较，全部使用 equals() 方法。

# 包装类型的缓存机制了解吗？

另一种说法是：包装类型的常量池技术。

Java 基本数据类型的包装类型大部分都用到了缓存机制来提升性能（除了浮点型）。即会默认创建相应类型的缓存数据。

例如：Byte,Short,Interger,Long 这 4 种包装类默认创建了数值 [-128,127] 的相应类型的缓存数据，Character 创建了数值在 [0,127] 范围的缓存数据，Boolean 直接返回 True or False。

当使用自动装箱的方式将一个基本数据类型的值转换为包装类型时，如果这个值在缓存范围内，那么就直接返回缓存中的对象，否则就创建一个新的对象。

由于包装类型的值是存储在堆内存中的，因此在进行大量的数值计算时，使用包装类型会比直接使用基本数据类型更加耗时和占用内存。为了提高程序的性能和效率，Java 提供了包装类型的缓存机制。

# 为什么要有包装类型？

在 Java 中，包装类型是将基本数据类型（如 int、double 等）封装成对象的一种机制。

Java 中引入包装类型的主要原因是为了提供一些额外的功能和灵活性，这些功能在基本数据类型上不可用。

以下是一些包装类型的常见用途：

  1. 包装类型可以使基本数据类型具有对象特性。例如，可以将包装类型存储在集合中（如 List、Map 等），而基本数据类型不能。
  2. 包装类型具有面向对象的行为。例如，可以使用 toString() 方法将包装类型转换为字符串，而基本数据类型不能。
  3. 包装类型可以为 null。例如，如果尝试将基本数据类型赋值为 null，则会引发空指针异常。但是，将包装类型赋值为 null 是可以的。（一般声明变量时用引用类型，而参数类型用基本数据类型）
  4. 包装类型支持自动装箱和拆箱。自动装箱是指将基本数据类型自动转换为相应的包装类型，而自动拆箱是指将包装类型自动转换为相应的基本数据类型。这使得代码更加简洁和易于编写。

总之，包装类型可以使 Java 代码更加灵活和易于维护。它们可以使基本数据类型具有对象特性，并提供了许多基本数据类型上不可用的功能。此外，Java 中的包装类型还可以用于处理空值和进行类型转换，这些在基本数据类型上是不可能实现的。

# 自动装箱与拆箱了解吗？原理是什么？

装箱就是将基本类型用它们对应的引用类型包装起来，原理是调用了包装类的 valueOf() 方法；

拆箱是将包装类型转换为基本数据类型，相应的调用的是 xxxValue() 方法，比如 intValue() 方法。

eg：

  • Integer i = 10 等价于 Integer i = Integer.valueOf(10) -- 装箱
  • int n = i 等价于 int n = i.intValue() -- 拆箱

原理：

基本类型与相应的包装类型用 == 号比较会怎么样？

Integer a = new Integer(10);
Integer b = new Integer(10);

System.out.println(a == b); // 输出 false，因为比较的是引用

int c = 10;
System.out.println(a == c); // 输出 true，因为自动拆箱后比较的是值
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# 为什么浮点数运算的时候会有精度丢失的风险？

浮点数运算精度丢失代码演示：

float a = 2.0f - 1.9f;
float b = 1.8f - 1.7f;
System.out.println(a); // 0.100000024
System.out.println(b); // 0.099999905
System.out.println(a == b); // false
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这是因为计算机在表示一个数字时，宽度是有限的，无限循环的小数存储在计算机时，只能被截断，所以就会导致小数精度发生损失的情况。

# 如何解决浮点数运算的精度丢失问题？

使用 BigDecimal 可以实现对浮点数的运算，并且不会造成精度丢失。

通常情况下，大部分需要浮点数精确运算结果的业务场景（比如涉及到钱的场景）都是通过 BigDecimal 来做的。

BigDecimal a = new BigDecimal("1.0");
BigDecimal b = new BigDecimal("0.9");
BigDecimal c = new BigDecimal("0.8");

BigDecimal x = a.subtract(b); // sub 减法
BigDecimal y = b.subtract(c);

System.out.println(x); /* 0.1 */
System.out.println(y); /* 0.1 */
System.out.println(Objects.equals(x, y)); /* true */
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# 超过 long 整型的数据应该如何表示？

基本数值类型都有一个表达范围，如果超过这个范围就会有数值溢出的风险。

在 Java 中，64 位（8字节） long 整型是最大的整数类型。

如果需要表示超过 long 整型的数据，可以使用 Java 提供的 BigInteger 类。

import java.math.BigInteger;
public class BigIntegerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        BigInteger a = new BigInteger("12345678901234567890");
        BigInteger b = new BigInteger("98765432109876543210");
        BigInteger c = a.add(b);
        System.out.println(c);
    }
}
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  • BigInteger 类的加、减、乘、除等运算都是通过调用方法来实现的，而不是像基本数据类型那样使用运算符。
  • BigInteger 内部使用 int[] 数组来存储任意大小的整形数据。
  • 需要注意的是，BigInteger 类的运算时间和空间成本比基本数据类型高得多，即运算的效率相对较低。

# 什么是引用类型？

在 Java 中，除了基本数据类型和 void 类型以外，其它所有类型都是引用类型。

  • void 类型是一种特殊的类型，它表示没有返回值的方法或表达式的类型。
  • 在 Java 中，void 类型不属于基本数据类型，也不属于引用类型，而是一种独立的类型。

常见的引用类型包括：

  1. 类类型（Class）：代表类的类型。
  2. 接口类型（Interface）：代表接口的类型。
  3. 数组类型（Array）：代表数组的类型。
  4. 枚举类型（Enum）：代表枚举的类型。
  5. 泛型类型（Generics）：代表泛型类或泛型方法的类型。
  6. 注解类型（Annotation）：代表注解的类型。
  7. 自定义类型（Custom）：在程序中自定义的类型，如自定义的类、接口、枚举等。
MyClass obj = new MyClass();  // 使用 new 关键字创建 MyClass 类的对象，并将对象赋值给 obj 变量
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此时，obj 变量存储的是对象的内存地址，即对象的引用。因此，通过 obj 变量可以访问对象的属性和方法。

# NPE 问题？

NPE 问题就是：空指针异常（NullPointerException，NPE）问题。

在 Java 中，自动拆箱是将包装类型自动转换为相应的基本数据类型的过程，而如果包装类型为null，自动拆箱就会引发空指针异常（NullPointerException，NPE）。

这是因为基本数据类型不支持为 null 值，因此在尝试使用为 null 的包装类型时，Java 会尝试将其转换为基本数据类型，从而引发 NPE 异常。

以下是一个简单的示例，展示了自动拆箱引发 NP E问题的情况：

Integer num = null;
int i = num; // 自动拆箱，将null转换为int类型，引发NPE异常
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为了避免自动拆箱引发的 NPE 问题，可以使用条件语句或显式拆箱来检查包装类型是否为 null。例如，可以使用以下代码检查包装类型是否为 null：

Integer num = null;
// 条件语句
int i = (num != null) ? num : 0;
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使用显式拆箱的代码如下：

Integer num = null;
// 显示拆箱
int i = num != null ? num.intValue() : 0;
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可以看出来，两者代码差不多，在这里其实 num 等价于 num.intValue()。

最后这个代码没加括号是因为：在 Java 中，三目运算符（?:）的优先级比赋值运算符（=）高，而比相等运算符（==）和不等运算符（!=）低。因此，num != null 会先执行，代码可以不加括号而直接编写。

上次更新: 2024/9/25 11:16:13
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