2.1 常量和变量

Java程序运行时值不可修改的数据称为常量，分为字面常量（即常数）与标识符常量两种。变量是程序运行时值发生改变的量。

2.1.1 数据类型

Java是一种强类型的语言，这意味着所有变量都必须先明确定义其数据类型，然后才能使用。Java语言的数据类型只有两类：基本数据类型与引用类型。基本数据类型包括：boolean（布尔型）、byte（字节型）、short（短整型）、int（整型）、long（长整型）、char（字符型）、float（单精度浮点数型）、double（双精度浮点数型）共八种。其他为引用类型，例如，数组、字符串、类、接口、用户自定义类型等。所有基本数据类型的大小（所占用的字节数）都已明确规定好，在各种不同的平台上都保持一致，这一特性有助于提高Java程序的可移植性。各个基本数据类型的大小及取值范围如表2-1所示。

表2-1 基本数据类型的属性

2.1.2 标识符和关键字

标识符是指程序中包、类、接口、变量或方法的名字的字符序列。Java语言要求标识符必须符合以下命名规则。

标识符的首字符必须是字母、下划线“_”、美元符号“$”。

标识符由数字（0～9）、大写字母（A～Z）、小写字母（a～z）、下划线“_”以及美元符号“$”等组成，并且标识符的长度不受限制。

不能把关键字和保留字作为标识符。

标识符是大小写敏感的，例如，hello与Hello是两个不同的标识符。

表2-2是一个标识符正误对照表，列举了一些合法的标识符和非法标识符。

表2-2 标识符正误对照表

在命名Java标识符时，应注意“见名知意”。Java中一些被赋予特定含义，用做专门用途的字符序列称为关键字，包括：

● 数据类型：boolean、byte、short、int、long、double、char、float、double。

● 包引入和包声明：import、package。

● 用于类和接口的声明：class、extends、implements、interface。

● 流程控制：if、else、switch、do、while、case、break、continue、return、default、while、for。

● 异常处理：try、catch、finally、throw、throws。

● 修饰符：abstract、final、native、private、protected、public、static、synchronized、transient、volatile。

● 其他：new、instanceof、this、super、void、assert、const*、enum、goto*、strictfp。

注意：打上“*”的关键字，Java没有使用。

2.1.3 常量

Java程序运行时值不可修改的量称为常量，分为字面量（即常数）与标识符常量两种。标识符常量实际上是一个变量，但它的值一旦初始化以后，就不允许再发生改变，因此标识符常量要先定义后使用，一般用于给一个常数取一个有意义的名字。字面量即是Java源程序中表示的常数值，如12.6、123、0x12、false、"hello"等，表示一个个具体的值。常量是有类型的，有如下5种。

1.布尔型常量（boolean）

布尔型常量值只有true或false。true和false可以看成是Java语言的关键字，不能挪作他用且必须要小写。true表示“逻辑真”，false表示“逻辑假”。

注意：不能认为“非零值或1”是true、“零值”是false。

2.整型常量（int或long）

整形常量有十进制、八进制、十六进制三种表示法：

十进制：十进制整数，如123，-48等。

八进制：以数字0开头的八进制整数，如017，-021等。

十六进制：以0x或0X开头的十六进制整数，如0x12a6，0XAB12，-0x1a0等。

整型常量（int）在机器中占32位，即4个字节。故最大的整型常量是2147483647。该值由Integer.MAX_VALUE表示，最小的整型常量是-2147483648，该值由Integer.MIN_VALUE表示。若程序中出现一个整型常量，其值超出上述范围，则会产生一个编译错误。为避免该错误，要在该值后加上L或l，使它成为一个long型的常量。最大的长整型常量值由Long.MAX_VALUE表示，最小的长整型常量值由Long.MIN_VALUE表示。若要表示long型的常量值，则在整数值后加上L或l，该类型的常量占64位，如20000L。若要表示byte或short型的常量值，通常用强制类型转换，例如，（byte）0x12a6，（short）2147483640等。

3.浮点型常量（float或double）

浮点型常量有两种表示形式：十进制小数形式和科学记数法形式。

（1）十进制小数形式：小数点两边的数字不能同时省略且小数点不能省略。合法的double型浮点数如3.14、1.0。

注意：1.0 是double类型常量值，而1 是int类型常量值，1.0f才是float类型的常量值，在内存中占用字节数以及表示的格式是不同的。

（2）科学记数法形式：如1.26×10-21在Java中表示为1.26e-21或1.26E-21，这是一个double型的浮点数。E或e的前面必须有数字且E或e后边必须是一个正/负整数（正号可省略）。由于E或e的后边必须是一个整数，那么1.26×10-2.65该如何表示？可用java.lang.Math类中的方法pow()，表示为：Math.pow（1.26,-2.65）。

数值后边加上d或D表示是double型的浮点数，在机器中占64位。只有在数值后边加上F或f才表示是float型的浮点数，在机器中占32位，例如，12.34f，3.14f等，其有效精度是6 位，这在表示较大数值时精度不够，故Java语言将默认的浮点数的精度规定为double型。

4.字符型常量（char）

Java中的字符采用Unicode字符集的编码方案，是16 位的无符号整数，占2个字节，表示的字符从0～65535。字符型常量值有两种表示方法。对于可输入字符，用单引号将字符括起来，如，'a'、'啊'等。

对于不可输入字符，常采用转义字符表示。‘\n’表示换行，其Unicode值是10。‘\r’表示回车，其Unicode值是13。‘\t’表示Tab键，其Unicode值是9。‘\ddd’表示用三位八进制数代表的ASCII字符，从‘\000’～‘\377’，可表示256个ASCII字符。‘\uxxxx’表示用四位十六进制数代表Unicode字符，从‘\u0000’～‘\uffff’，可表示所有的Unicode字符。其中的u可以任意多个连续，例如，‘\uuuu5de5’与‘\u5de5’相同。

‘\'’表示字符“'”，即‘\u0027’。‘\"’表示字符“"”，即‘\u0022’。‘\\’表示字符“\”，即‘\u005c’。例如，字符串"a汉b\u0067t\067\'\"\\字"表示“a汉bgt7'"\字”。

注意：Java中Unicode转义字符序列的处理时机。编译时，编译程序首先将组成源程序的原始的Unicode字符流进行Unicode转义字符序列处理变成Unicode流，然后再进行编译处理。故下边的换行用法不正确：企图用\u000a代替\n。

String s = "abc\u000adef";

编译程序会报错：unclosed string literal。正确用法应该是：String s = "abc\ndef";。

5.字符串常量（String）

Java中字符串实际上是字符串类java.lang.String的一个对象，所有字符串常量值都用双引号括起来，如"abc"。由于"abc"是一个对象，故它可以使用类String中的方法，如"a汉b字c".length()返回该串的长度5，而"a汉b字c".charAt(3)返回下标值3 所对应的字符：'字'（下标值的起点从0开始）。

注意：null可以简单看成是一个引用类型的常量值，表示不引用任何对象。在Java规范中，规定null是所谓null类型的唯一值，且规定null可转换到任何引用类型。

除了上边介绍的字面量常量外，Java中主要的是标识符常量。一个标识符常量是一个变量，一旦它的值初始化后，就再不能改变。通常用于给一个常数取一个有意义的名字。标识符常量可以是任何类型，其定义格式是在变量定义的前面加上final保留字，如定义一个double型的常量PI：final double PI = 3.14;。

按Java编码规范，常量名字通常用大写表示，若常量名由两个或以上单词组成，则单词间用下划线连接，例如，final int MAX_VALUE = 100;。

2.1.4 变量

与常量不同，变量是程序运行时值发生改变的量。变量对应着内存空间中的一个或几个单元，变量的值就存放在所对应的内存单元中。变量名就是给对应的内存单元取一个有意义的名称，这样在程序中，可以按变量名称来区分和使用这些内存单元。

1.boolean类型

boolean类型的变量的取值只能是true或false。在Java虚拟机内部，用int或byte类型来表示boolean，用整数零表示false，用任意一个非零整数来表示true。只不过这些对程序员是透明的。

2.byte、short、int和long类型

byte、short、int和long都是整数类型，并且都是有符号整数。在定义这4 种类型的整型变量时，Java编译器给它们分配的内存空间大小是不相同的。byte类型占用的内存空间最小，为1个字节大小，long类型占用的内存空间最大，占8个字节空间。如果一个整数值在某种整数类型的取值范围内，就可以把它直接赋给这种类型的变量，否则必须进行强制类型转换。例如，整数13 在byte类型的取值范围（-128～127）内，因此可以把它直接赋给byte类型变量。例如，129 不在byte类型的取值范围内，若想赋给byte类型变量，则必须进行强制类型转换。

byte b=(byte)129                       //变量b的取值为-127

以上代码中的“（byte）”表示把129强制转换为byte类型。129的二进制数据形式为：

00000000000000000000000010000001。“（byte）”运算符截取后8位为10000001，其值为-127。

如果在整数后面加上后缀：大写“L”或小写“l”，就表示它是一个long类型的整数。

3.char类型与字符编码

char是字符类型，Java语言对字符采用Unicode字符编码，这是一种双字节编码，表示字符范围‘\u0000’～‘\uffff’。由于计算机只能存储二进制数据，因此必须为各个字符进行编码。所谓字符编码，是指用一串二进制数据来表示特定的字符。Unicode字符编码由国际Unicode协会编制，收录了全世界所有语言文字中的字符，是一种跨平台的字符编码。

4.float和double类型

float和double类型都遵循IEEE 754标准，该标准分别为32位和64位浮点数规定了二进制数据表示形式。IEEE 754 采用二进制数据的科学记数法来表示浮点数。对于float浮点数，用1 位表示数字的符号，用8 位来表示指数（底数为2），用23 位来表示尾数。对于double浮点数，用1 位表示数字的符号，用11 位来表示指数（底数为2），用52 位来表示尾数。

2.1.5 类型转换

每一个表达式都有一个类型。表达式在使用过程中，当表达式所处的上下文要求的类型与表达式类型不一致时，就会发生类型转换。常见的发生类型转换的上下文有：赋值时类型转换；方法调用时类型转换；强制类型转换；字符串类型转换；数值类型提升。

当上下文中要求类型转换时，转换应遵循什么规则呢？对于Java基本数据类型，类型转换有如下3种。

1.宽转换

所谓的宽转换又称自动类型转换或隐式转换。转换规则如下：

（1）byte可直接转换到short、int、long、float、double；

（2）short可直接转换到int、long、float、double；

（3）char可直接转换到int、long、float、double；

（4）int可直接转换到long、float、double；

（5）long可直接转换到float、double；

（6）float可直接转换到double。

注意：①byte、short、int都是有符号的数，因而宽转换时（如转换到long）要进行符号位扩展。char实际上是0～65535之间的无符号的数，其符号位可认为是0，因而转换到int或long时，永远是用0（二进制位零）进行扩展。如int i=(char) (byte)(-1)；i的值为65535。

②int转换到float或long转换到double，很可能会造成精度丢失。如int big =1234567891; float f = big;此时f中小数点之后已不能精确表示891了，即精度丢失了。

2.窄转换

窄转换的转换规则如下：

（1）short可直接转换到byte、char；

（2）char可直接转换到byte、short；

（3）int可直接转换到byte、short、char；

（4）long可直接转换到byte、short、char、int；

（5）float可直接转换到byte、short、char、int、long；

（6）double可直接转换到byte、short、char、int、long、float。

注意：①窄转换在大多数情况下会丢失信息。当int窄转换到byte时，会丢弃掉int的高3个字节（24位），将最低的1个字节（8位）放入byte中。因此，大多数情况下窄转换要求程序员自己明确地指明。

②char窄转换到short，将char的两个字节（16位）直接放入到short中。虽然char与short都是16位，但窄转换到short时，其结果可能会由正数变成了一个负数了。

3.宽窄同时转换

宽窄同时转换发生在byte转换到char期间。其转换过程为：先将byte宽转换到int，再将int窄转换到char。

上述所讲的基本数据类型的三种转换在Java程序中经常发生。例如，当将一个表达式的值赋给一个变量时（称为赋值类型转换上下文），会自动进行“宽转换”和某些特定的“窄转换”。例如下面的代码片段：

byte b = 2;
short s;
s = ++ b;

表达式++b是byte类型，而s是short类型，因而期望赋值符“=”右部出现的short类型。自动执行“宽转换”，将byte转换为short。

赋值时允许的特定的“窄转换”是：若常量表达式(或常数)的类型是byte、short、char、int，要将值赋给一个变量V（变量V的类型是byte、short、char）。若常量值处于变量V的数据类型范围之内，则编译程序自动进行这种特定的“窄转换”。如byte v =‘\uff00’，则必须要程序员自己明确进行“窄转换”。

另外一种经常发生的类型转换上下文是“数值提升”。当使用算术运算符（+，-，*，/，%），关系运算符（<，<=，>，>=，==，!=），位运算符（&，|，^，～，>>，>>>，<<）及条件运算符（?:）时，编译程序会按“宽转换”自动进行“数值提升”。例如下面的代码片段：

byte b = 10;
long l = 20;

对于表达式b+l，首先将b“宽转换”成long，然后按long进行“+”运算。结果类型是long型。再如

byte b = 10;
char c = ‘\u0065’;

对于表达式b+c，首先将b与c按“宽转换”自动提升为int，然后按int进行计算，结果类型为int。

说明：若是在byte、short、char三者之间进行运算，则首先将它们全部按“宽转换”自动提升为int，然后按int再进行运算。

其他类型转换上下文如方法调用类型转换（如3.2.4节方法重载）参见相关章节。

【例2.1】 Java基本数据类型转换。

TypeCast.java

public class TypeCast {
    public static void main(String[] args){
      byte b=1;                                 // 自动类型转换
      int i=b;
      long l=b;
      float f=b;
      double d=b;
      char ch='c';
      int i2=ch;                                // 转换为对应的ASCII码值
      System.out.println("i2:"+i2);
      short s = 99;
      char c=(char)s;                           // 强制类型转换
      System.out.println("c:"+c);
      byte b1 = (byte)129;
      System.out.println("b1:"+b1);
  }
}

程序运行结果：

      i2:99
      c:c
      b1:-127