深入理解Java之数据类型

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了深入理解Java之数据类型相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一、概述

    我们通过编程解决一个具体问题时,首先要做的工作是用各种“数据结构”表示问题中的实体对象,而后才能着手研究描述具体业务逻辑的算法。这也正印证了”程序 = 数据结构 + 算法“。而这里的数据结构,便对应着各种数据类型。

    数据类型指的是一组值以及相关的一组操作。Java中有两大类数据类型:一类是原始(primitive)数据类型,包括boolean、int、double等等;还有一类是引用类型,也就是类(class),包括Java类库提供给我们的类和我们自己使用关键字class定义的类。Java中的类按功能来分又可以分为抽象数据类型和静态代码库。

 

二、原始数据类型

1. 声明与初始化

    原始数据类型作为变量使用的场景主要有两种:

一是作为局部变量使用,这时我们必须声明并且初始化后才能使用,否则会报错:

public static void main() {
    int a;
    int b = a + 1; //错误,局部变量a没有初始化
    ...
}

 

第二种场景是作为实例变量或类变量使用,这时声明后若不初始化系统会“隐式初始化”(具体来说是整型初始化为0,浮点型初始化为0.0,布尔型初始化为false):

public class Counter {
    private int id;
    private int count;

    public Counter(int id) { //在构造器中没有显示初始化count,count在新创建的对象中会被系统隐式初始化为0
        this.id = id;
    }
    ...
}

 

2. 原始类型数组

    在上面我们提到过,Java中除了原始数据类型便是引用类型,因此Java中的数组是一种引用类型。引用类型与原始数据类型的本质区别在于:引用类型变量存放的是一个引用,这里的引用也就是内存地址。 考虑下面的代码片段:

...
int a = 12345;
int b = a;
b = 123456; //a的值不变,仍为12345
...
int[] d = {1, 2, 3};
int[] e = d;
e[0] = 0;  //改变了e的同时也改变了d,即现在d = {0, 2, 3}
...

    在上面的代码中,”int b = a"这句会创建一个a的副本,并把它赋值给b,由于是原始数据类型,所以修改b的值不会影响到a。

    而“int e = d”同样也先创建一个d的副本,再把他赋值给e,然而d的值实际上是整型数组的引用(也就是地址),所以e的值也变成了同一个整型数组的地址。所以通过e对该整形数组做的改变会反映到d上。这个现象叫做起别名,也就是内存中同一个整型数组现在有不只一个变量存放着它的地址,这俩变量都能对它就行修改。

    

三、引用类型

    正如上文提到的,Java中的引用类型变量的值是一个引用,也就是实际对象的地址。Java中的引用类型也就是我们常说的类(class),类主要有两种用途:一是用来描述一种抽象数据类型(Abstract Data Type,ADT);另一种是用来容纳一组静态方法,也就是用做静态代码库(比如,Java类库中的Math类)。

    1. 内存模型

    Java中的引用类型的内存占用情况,不如原始类型来的直观。原始类型变量不需要保存除了它本身的值之外的任何信息。而一个Java对象往往占用了更多的内存,它需要保存它的所有实例变量以及一些额外信息(包括指向对象的类的引用、垃圾收集信息、同步信息)。考虑以下的Java类:

public class Rect {
    private int l;
    private int w;
    ...
}

    一个Rect类型的对象在一个典型的64位机器上会占用24字节的内存,其中包括8字节的指向Rect类的引用、8字节的垃圾收集信息及同步信息和两个int类型的实例变量各占4字节。

    

    2. 相等性

    “==”运算符对两个对象默认比较行为是检测他们的标识(即引用)是否相等。而在多数情况下,我们对两个对象相等的定义是,这两个对象的状态(各个实例变量的值)相等。要想实现这种我们想要的行为,只需要重写equals()方法。

    这个方法定义在Object类(一切Java类的父类),Java标准要求这个方法的实现必须接受一个Object类型参数,并满足以下性质:

(1)自反性:即x.equals(x)必须返回true

(2)对称性:x.equals(y)与y.equals(x)的返回结果必须相同

(3)传递性:若x.equals(y), y.equals(z)均返回true,那么x.equals(z)也必须返回true

(4)一致性:若x与y引用的对象没变,那么无论多少次调用x.equals(y)都应返回一致的结果

(5)非空性:对于任何的非空引用x,x.equals(null)总是返回false

    拿以上提到的Rect类为例:

public class Rect {
    private int w;
    private int l;

    public Rect(int w, int l) {
        ...
    }

    public boolean equals(Object otherObject) {
        if (otherObjcet == null) {
            return false; 
        } else if (this == otherObject) {
            return true;     //标识相同,直接返回true
        }
        if (this.getClass() != otherObject.getClass()) {
            return false;
        }
        Rect rect = (Rect) otherObject;
        if ((this.getW() == rect.getW()) && ((this.getL() == rect.getL())) {
            return true;
        }
        return false;
    }
}
            

    这里需要注意的是,在实际应用中,不同对象的相等性定义往往是具体场景而定,这里我们定义两个矩形对象相等是指两者的长和宽分别相等。

 

    3.不变性

    在Java中,用final修饰的数据类型具有“不变性”。而这个不变性对于原始数据类型和引用类型来说有着不同的含义。对于原始数据类型变量来说,所谓的不变性是指它的值不可改变;对于引用类型变量来说,不变性指的是它所引用的内容不可发生改变,但是它所引用的对象的内容可以改变。另外,final修饰的类不可以再派生子类。比如以下代码段:

public Class Test {
    public static final int a = 5; //a的值将一直为5,不可更改
    public final double[] b; //double数组对象b的标识(引用)不可边,但是它指向的double数组可以更改
    ...
}

 

   

关于Java的数据类型还有很多值得讨论的东西,这里只是抛砖引玉,欢迎大家一起探讨:)

 

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