三、数据、变量类型和修饰符
作者：解琛
时间：2020 年 9 月 11 日
- 三、数据、变量类型和修饰符
- 3.1 Java 基本数据类型
- 3.1.1 内置数据类型
- 3.1.2 引用类型
- 3.2 Java 常量
- 3.3 类型转换
- 3.3.1 自动类型转换
- 3.3.2 强制类型转换
- 3.3.3 隐含强制类型转换
- 3.4 变量类型
- 3.4.1 局部变量
- 3.4.2 实例变量
- 3.4.3 类变量（静态变量）
- 3.5 修饰符
- 3.5.1 访问控制修饰符
- 3.5.2 访问控制和继承
- 3.5.3 非访问修饰符
3.1 Java 基本数据类型
Java 的两大数据类型:
- 内置数据类型；
- 引用数据类型。
3.1.1 内置数据类型
Java 语言提供了 8 种基本类型。
6 种数字类型（4 个整数型，2 个浮点型），1 种字符类型，还有 1 种布尔型。
数据类型 | 默认值 |
byte | 0 |
short | 0 |
int | 0 |
long | 0L |
float | 0.0f |
double | 0.0d |
char | ‘u0000’ |
String (or any object) | null |
boolean | false |
3.1.2 引用类型
在 Java 中，引用类型的变量非常类似于 C/C++ 的指针。引用类型指向一个对象，指向对象的变量是引用变量。这些变量在声明时被指定为一个特定的类型，比如 Employee、Puppy 等。变量一旦声明后，类型就不能被改变了。
对象、数组都是引用数据类型。
所有引用类型的默认值都是 null。
一个引用变量可以用来引用任何与之兼容的类型。
3.2 Java 常量
常量在程序运行时是不能被修改的。
在 Java 中使用 final 关键字来修饰常量，声明方式和变量类似。
final double PI = 3.1415927;虽然常量名也可以用小写，但为了便于识别，通常使用大写字母表示常量。
当使用字面量的时候，前缀 0 表示 8 进制，而前缀 0x 代表 16 进制。
和其他语言一样，Java 的字符串常量也是包含在两个引号之间的字符序列。
字符串常量和字符常量都可以包含任何 Unicode 字符。
char a = '\u0001';
String a = "\u0001";3.3 类型转换
3.3.1 自动类型转换
整型、实型（常量）、字符型数据可以混合运算。运算中，不同类型的数据先转化为同一类型，然后进行运算。
转换从低级到高级。
低 ------------------------------------> 高
byte,short,char—> int —> long—> float —> double数据类型转换必须满足如下规则：
- 不能对 boolean 类型进行类型转换；
- 不能把对象类型转换成不相关类的对象；
- 在把容量大的类型转换为容量小的类型时必须使用强制类型转换；
- 转换过程中可能导致溢出或损失精度；
- 浮点数到整数的转换是通过舍弃小数得到，而不是四舍五入。
3.3.2 强制类型转换
- 条件是转换的数据类型必须是兼容的；
- 格式：
(type)value，type 是要强制类型转换后的数据类型。
int test = 123;
byte changed = (byte)test;3.3.3 隐含强制类型转换
- 整数的默认类型是 int；
- 浮点型不存在这种情况，因为在定义 float 类型时必须在数字后面跟上 F 或者 f。
3.4 变量类型
在 Java 语言中，所有的变量在使用前必须声明。
Java 语言支持的变量类型有：
- 类变量：独立于方法之外的变量，用 static 修饰；
- 实例变量：独立于方法之外的变量，不过没有 static 修饰；
- 局部变量：类的方法中的变量。
public class Variable{
static int allClicks=0; // 类变量
String str="hello world"; // 实例变量
public void method(){
int i =0; // 局部变量
}
}3.4.1 局部变量
- 局部变量声明在方法、构造方法或者语句块中；
- 局部变量在方法、构造方法、或者语句块被执行的时候创建，当它们执行完成后，变量将会被销毁；
- 访问修饰符不能用于局部变量；
- 局部变量只在声明它的方法、构造方法或者语句块中可见；
- 局部变量是在栈上分配的；
- 局部变量没有默认值，所以局部变量被声明后，必须经过初始化，才可以使用。
3.4.2 实例变量
- 实例变量声明在一个类中，但在方法、构造方法和语句块之外；
- 当一个对象被实例化之后，每个实例变量的值就跟着确定；
- 实例变量在对象创建的时候创建，在对象被销毁的时候销毁；
- 实例变量的值应该至少被一个方法、构造方法或者语句块引用，使得外部能够通过这些方式获取实例变量信息；
- 实例变量可以声明在使用前或者使用后；
- 访问修饰符可以修饰实例变量；
- 实例变量对于类中的方法、构造方法或者语句块是可见的。一般情况下应该把实例变量设为私有。通过使用访问修饰符可以使实例变量对子类可见；
- 实例变量具有默认值。数值型变量的默认值是0，布尔型变量的默认值是false，引用类型变量的默认值是null。变量的值可以在声明时指定，也可以在构造方法中指定；
- 实例变量可以直接通过变量名访问。但在静态方法以及其他类中，就应该使用完全限定名：ObejectReference.VariableName。
public class Employee{
// 这个实例变量对子类可见
public String name;
// 私有变量，仅在该类可见
private double salary;
}3.4.3 类变量（静态变量）
- 类变量也称为静态变量，在类中以 static 关键字声明，但必须在方法之外；
- 无论一个类创建了多少个对象，类只拥有类变量的一份拷贝；
- 静态变量除了被声明为常量外很少使用，静态变量是指声明为 public/private、final 和 static 类型的变量；
- 静态变量初始化后不可改变；
- 静态变量储存在静态存储区。经常被声明为常量，很少单独使用 static 声明变量；
- 静态变量在第一次被访问时创建，在程序结束时销毁；
- 与实例变量具有相似的可见性。但为了对类的使用者可见，大多数静态变量声明为public类型；
- 默认值和实例变量相似；
- 数值型变量默认值是 0，布尔型默认值是 false，引用类型默认值是 null；
- 变量的值可以在声明的时候指定，也可以在构造方法中指定；
- 此外，静态变量还可以在静态语句块中初始化；
- 静态变量可以通过：ClassName.VariableName 的方式访问；
- 类变量被声明为 public static final 类型时，类变量名称一般建议使用大写字母；
- 如果静态变量不是 public 和 final 类型，其命名方式与实例变量以及局部变量的命名方式一致。
3.5 修饰符
Java 语言提供了很多修饰符，主要分为以下 2 类：
- 访问修饰符；
- 非访问修饰符。
3.5.1 访问控制修饰符
Java 中，可以使用访问控制符来保护对类、变量、方法和构造方法的访问。
Java 支持 4 种不同的访问权限。
- default (即默认，什么也不写）: 在同一包内可见，不使用任何修饰符。使用对象：类、接口、变量、方法；
- private: 在同一类内可见。使用对象：变量、方法。 注意：不能修饰类（外部类）；
- public: 对所有类可见。使用对象：类、接口、变量、方法；
- protected: 对同一包内的类和所有子类可见。使用对象：变量、方法。 注意：不能修饰类（外部类）。
接口里的变量都隐式声明为 public static final,而接口里的方法默认情况下访问权限为 public。
声明为私有访问类型的变量只能通过类中公共的 getter 方法被外部类访问。
Private 访问修饰符的使用主要用来隐藏类的实现细节和保护类的数据。
Java 程序的 main() 方法必须设置成公有的，否则，Java 解释器将不能运行该类。
protected 需要从以下两个点来分析说明：
- 子类与基类在同一包中：被声明为 protected 的变量、方法和构造器能被同一个包中的任何其他类访问；
- 子类与基类不在同一包中：那么在子类中，子类实例可以访问其从基类继承而来的 protected 方法，而不能访问基类实例的 protected 方法。
protected 可以修饰数据成员，构造方法，方法成员，不能修饰类（内部类除外）。
子类能访问 protected 修饰符声明的方法和变量，这样就能保护不相关的类使用这些方法和变量。
class AudioPlayer {
protected boolean openSpeaker(Speaker sp) {
}
}
class StreamingAudioPlayer extends AudioPlayer {
protected boolean openSpeaker(Speaker sp) {
}
}- 如果把 openSpeaker() 方法声明为 private，那么除了 AudioPlayer 之外的类将不能访问该方法；
- 如果把 openSpeaker() 声明为 public，那么所有的类都能够访问该方法。
3.5.2 访问控制和继承
请注意以下方法继承的规则：
- 父类中声明为 public 的方法在子类中也必须为 public；
- 父类中声明为 protected 的方法在子类中要么声明为 protected，要么声明为 public，不能声明为 private；
- 父类中声明为 private 的方法，不能够被继承。
3.5.3 非访问修饰符
- static 修饰符，用来修饰类方法和类变量；
- final 修饰符，用来修饰类、方法和变量，final 修饰的类不能够被继承，修饰的方法不能被继承类重新定义，修饰的变量为常量，是不可修改的；
- abstract 修饰符，用来创建抽象类和抽象方法；
- synchronized 和 volatile 修饰符，主要用于线程的编程。
static 关键字用来声明独立于对象的静态变量，无论一个类实例化多少对象，它的静态变量只有一份拷贝。 静态变量也被称为类变量。局部变量不能被声明为 static 变量。
static 关键字用来声明独立于对象的静态方法。静态方法不能使用类的非静态变量。静态方法从参数列表得到数据，然后计算这些数据。
对类变量和方法的访问可以直接使用 classname.variablename 和 classname.methodname 的方式访问。
public class InstanceCounter {
private static int numInstances = 0;
protected static int getCount() {
return numInstances;
}
private static void addInstance() {
numInstances++;
}
InstanceCounter() {
InstanceCounter.addInstance();
}
public static void main(String[] arguments) {
System.out.println("Starting with " +
InstanceCounter.getCount() + " instances");
for (int i = 0; i < 500; ++i){
new InstanceCounter();
}
System.out.println("Created " +
InstanceCounter.getCount() + " instances");
}
}运行结果如下。
Starting with 0 instances
Created 500 instances父类中的 final 方法可以被子类继承，但是不能被子类重写。
声明 final 方法的主要目的是防止该方法的内容被修改。
final 类不能被继承，没有类能够继承 final 类的任何特性。
抽象类不能用来实例化对象，声明抽象类的唯一目的是为了将来对该类进行扩充。
一个类不能同时被 abstract 和 final 修饰。如果一个类包含抽象方法，那么该类一定要声明为抽象类，否则将出现编译错误。
抽象类可以包含抽象方法和非抽象方法。
抽象方法是一种没有任何实现的方法，该方法的的具体实现由子类提供。
抽象方法不能被声明成 final 和 static。
任何继承抽象类的子类必须实现父类的所有抽象方法，除非该子类也是抽象类。
如果一个类包含若干个抽象方法，那么该类必须声明为抽象类。抽象类可以不包含抽象方法。
抽象方法的声明以分号结尾，例如：public abstract sample();。
synchronized 关键字声明的方法同一时间只能被一个线程访问。
synchronized 修饰符可以应用于四个访问修饰符。
- transient 修饰符；
- 序列化的对象包含被 transient 修饰的实例变量时，java 虚拟机(JVM)跳过该特定的变量；
- 该修饰符包含在定义变量的语句中，用来预处理类和变量的数据类型；
public transient int limit = 55; // 不会持久化；
public int b; // 持久化；- volatile 修饰符；
- volatile 修饰的成员变量在每次被线程访问时，都强制从共享内存中重新读取该成员变量的值；
- 当成员变量发生变化时，会强制线程将变化值回写到共享内存；
- 这样在任何时刻，两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值；
- 一个 volatile 对象引用可能是 null；
public class MyRunnable implements Runnable
{
private volatile boolean active;
public void run()
{
active = true;
while (active) // 第一行
{
// 代码
}
}
public void stop()
{
active = false; // 第二行
}
}通常情况下，在一个线程调用 run() 方法（在 Runnable 开启的线程），在另一个线程调用 stop() 方法。
如果 第一行 中缓冲区的 active 值被使用，那么在 第二行 的 active 值为 false 时循环不会停止。
但是以上代码中我们使用了 volatile 修饰 active，所以该循环会停止。
