变量
什么是变量
变量就是初中的代数的概念。例如一个简单的方程,x,y都是变量
y=x+1
在Java中,变量分为两种:基本类型的变量和引用类型的变量
在Java中,变量必须先定义后使用,在定义变量的时候,可以给它一个初始值,例如
int x=1;
上述语句定义了一个整数型int的变量,名称为x,初始值为1
不写初始值,就相当于给它指定了默认值。默认值为0
一个完整的定义变量,然后打印变量值的例子
public class Main { public static void main(String[] args){ int x=100 ; //定义整数变量100 System.out.println(x); //打印变量 } }
运行输出100
变量的一个重要特点是可以重新赋值,例如对变量x先赋值100再赋值200查看打印结果
public class Main { public static void main(String[] args){ int x=100 ; //定义整数变量x赋值为100 System.out.println(x); //打印变量 x=200; System.out.println(x); } }
输出
100 200
注意到第一次定义变量x
的时候,需要指定变量类型int
,因此使用语句int x = 100;
。而第二次重新赋值的时候,变量x
已经存在了,不能再重复定义,因此不能指定变量类型int
,必须使用语句x = 200;
。
变量不但可以重新赋值,还可以赋值给其他变量。让我们来看一个例子:
public class Main { public static void main(String[] args) { int n = 100; // 定义变量n,同时赋值为100 System.out.println("n = " + n); // 打印n的值 n = 200; // 变量n赋值为200 System.out.println("n = " + n); // 打印n的值 int x = n; // 变量x赋值为n(n的值为200,因此赋值后x的值也是200) System.out.println("x = " + x); // 打印x的值 x = x + 100; // 变量x赋值为x+100(x的值为200,因此赋值后x的值是200+100=300) System.out.println("x = " + x); // 打印x的值 System.out.println("n = " + n); // 再次打印n的值,n应该是200还是300? } }
输出
n = 100 n = 200 x = 200 x = 300 n = 200
一行行地分析代码执行过程
执行int n=100,该语句定义了变量n,同时赋值100,因此,JVM在内存中为变量n分配一个存储单元,填入值100
n->100
执行n=200时,JVM把200写入变量n的存储单元,因此原有的值被覆盖,现在的n值为200
n->200
执行int x=n;时,定义了一个新的变量x,同时对x赋值,因此,JVM需要新分配一个存储单元给变量x,并写入和变量n一样的值,结果变量x的值也为200
n->200
x->200
执行x=x+100时,JVM首先计算等式右边的值x+100,结果为200(因为此刻x的值为200),然后将结果300写入x的存储单元,因此,变量x的最终值为200
n->200
x->300
变量是可以反复赋值,=是赋值语句,不是数学意义上的相等
基本数据类型
基本数据类型是CPU可以直接运算的类型。Java定义了以下几种基本数据类型
- 整数类型:byte,short,int,long
- 浮点数类型:float,double
- 字符类型:char
- 布尔类型:boolean
Java定义的这些基本数据类型有什么区别呢?要了解这些区别,必须了解一下计算机内存的基本结构
计算机内存的最小存储单元是字节(byte),一个字节就是一个8位二进制数,即8个bit。它的二进制表示范围从00000000~11111111,换算成十进制是0~255,换成16进制是00~ff
内存单元从0开始编号,称为内存地址。每个内存单元可以看做一间房间,内存地址就是门牌号。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 ...
一个字节是1byte,1024字节是1K,1024K是1M,1024M是1G,1024G是1T。一个拥有4T内存的计算机字节数量就是
4T=4*1024G =4*1024*1024M =4*1024*1024*1024K =4*1024*1024*1024*1024 =4398046511104
不同数据类型占用的字节数不一样。Java基本数据类型占用的字节数
byte 1
short 2
int 4
long 8
float 4
double 8
char 2
byte恰好就是一个字节,而long和double需要8个字节
整型
对于整型类型,Java只定义了带符号的整型,因此,最高位的bit表示符号位(0表示正数,1表示负数)。各种整型能表示的最大范围如下:
- byte:-128 ~ 127
- short: -32768 ~ 32767
- int: -2147483648 ~ 2147483647
- long: -9223372036854775808 ~ 9223372036854775807
浮点型
浮点类型的数就是小数,因为小数用科学计数法表示的时候,小数点是可以浮动的,如1234.5可以表示成12.345x102,也可以表示成1.2345x103,所以成为浮点数。
下面是定义浮点数的例子
public class Main { public static void main(String[] args) { float f1=3.14f; System.out.println(f1); float f2=3.14e38f; //科学技术表示3.14*10^38 System.out.println(f2); double d = 1.79e308; double d2 = -1.79e308; double d3 = 4.9e-324; // 科学计数法表示的4.9x10^-324 } }
对于float类型,需要加上f后缀
浮点数可表示的范围非常大,float类型可最大表示3.4*1038,而double
类型可最大表示1.79x10308。
布尔类型
布尔类型boolean只有true和false两个值,布尔类型总是关系运算的计算结果。
public class Main { public static void main(String[] args) { boolean b1=true; System.out.println(b1); boolean b2=false; System.out.println(b2); boolean isGreater = 5>3; System.out.println(isGreater); //结果为false } }
Java语言对布尔类型的存储并没有做规定,因为理论上存储布尔类型只需要1 bit,但是通常JVM内部会把boolean
表示为4字节整数。
字符类型
字符类型char表示一个字符。Java的char类型除了可表示标准ASCII外,还可以表示一个Unicode字符
public class Main { public static void main(String[] args) { char a = 'A'; char zh = '中'; System.out.println(a); System.out.println(zh); } }
注意char
类型使用单引号'
,且仅有一个字符,要和双引号"
的字符串类型区分开。
常量
定义变量的时候,如果加上final
修饰符,这个变量就变成了常量:
final double PI=3.14; double r=5.0; double area=PI*r*r; PI=300; //compile error!
常量在定义时进行初始化后就不可再次赋值,再次赋值会导致编译错误。
常量的作用是用有意义的变量名来避免魔术数字(Magic number),例如,不要在代码中到处写3.14
,而是定义一个常量。如果将来需要提高计算精度,我们只需要在常量的定义处修改,例如,改成3.1416
,而不必在所有地方替换3.14
。
根据习惯,常量名通常全部大写。
var关键字
有些时候,类型的名字太长,写起来比较麻烦。例如
StringBuilder sb = new StringBuilder();
这个时候,如果想要省略变量类型,可以使用var关键字
var sb = new StringBuilder();
编译器会根据赋值语句推断出变量sb的类型是StringBuilder
使用var
定义变量,仅仅是少写了变量类型而已。
变量的作用范围
在Java中,多行语句用{}括起来,例如条件判断和循环,都以{}作为他们自身的范围,例如
if (...){//if开始 ... while (...){//while开始 ... if (...){//if开始 ... }//if结束 ... }//while结束 }//if结束
只要正确地嵌套这些{ },编译器就能识别出语句块的开始和结束。而在语句块中定义的变量,它有一个作用域,就是从定义处开始,到语句块结束。超出了作用域引用这些变量,编译器会报错。举个例子:
{ ... int i = 0; // 变量i从这里开始定义 ... { ... int x = 1; // 变量x从这里开始定义 ... { ... String s = "hello"; // 变量s从这里开始定义 ... } // 变量s作用域到此结束 ... // 注意,这是一个新的变量s,它和上面的变量同名, // 但是因为作用域不同,它们是两个不同的变量: String s = "hi"; ... } // 变量x和s作用域到此结束 ... } // 变量i作用域到此结束
定义变量时,要遵循作用域最小化原则,尽量将变量定义在尽可能小的作用域,并且,不要重复使用变量名。
小结
Java提供了两种变量类型:基本类型和引用类型。
基本类型包括整型,浮点型,布尔型,字符型。
变量可重新赋值,等号是赋值语句,不是数学意义的等号。
常量在初始化后不可重新赋值,使用常量便于理解程序意图。