变量和数据类型

1. 变量（Variable）

1.1 什么是变量？

变量就像数学中的代数符号，比如：

y = x^2 + 1

Java 中变量分为两类：

• 基本类型变量（primitive type）
• 引用类型变量（reference type）

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1.2 定义变量

Java 变量必须 先定义再使用：

int x = 1;

不写初始值时，会使用类型的 默认值（0）。

示例：定义并打印变量

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 100;
        System.out.println(x);
    }
}

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1.3 变量可重新赋值

int x = 100;
System.out.println(x); // 100

x = 200;
System.out.println(x); // 200

注意：重新赋值时 不能重复写类型。

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1.4 变量之间的赋值

int n = 100;
n = 200;

int x = n; // x = 200
x = x + 100; // x = 300

重新赋值只改变变量对应的内存单元。

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2. 基本数据类型（Primitive Types）

基本类型是 CPU 可以直接运算的数据类型。

Java 基本类型包括：

类型	描述
byte	整数
short	整数
int	整数
long	整数
float	浮点数
double	浮点数
boolean	布尔值
char	字符

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3. 计算机内存基础

• 最小单位：byte（字节） = 8 bit（8位二进制数）
• 每个字节有一个 内存地址
• byte的二进制表示范围从00000000~11111111，换算成十进制是0~255，换算成十六进制是00~ff

单位换算：

1 KB = 1024 B
1 MB = 1024 KB
1 GB = 1024 MB
1 TB = 1024 GB

例如 4TB 内存即 4398046511104 字节。

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4. 整型（Integer Types）

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）

类型	范围	占用
byte	-128 ~ 127	1 byte
short	-32768 ~ 32767	2 bytes
int	-2147483648 ~ 2147483647	4 bytes
long	-2^63 ~ 2^63-1	8 bytes

示例

// 定义整型
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 2147483647;
        int i2 = -2147483648;
        int i3 = 2_000_000_000; // 加下划线更容易识别
        int i4 = 0xff0000; // 十六进制表示的16711680
        int i5 = 0b1000000000; // 二进制表示的512

        long n1 = 9000000000000000000L; // long型的结尾需要加L
        long n2 = 900; // 没有加L，此处900为int，但int类型可以赋值给long
        int i6 = 900L; // 错误：不能把long型赋值给int
    }
}

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5. 浮点型（Floating Point Types）

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，所以称为浮点数

类型	范围	占用
float	约 ±3.4×10^38	4 bytes
double	约 ±1.79×10^308	8 bytes

示例

float f1 = 3.14f;
float f2 = 3.14e38f; // 科学计数法表示的3.14x10^38
float f3 = 1.0; // 错误：不带f结尾的是double类型，不能赋值给float

double d = 1.79e308;
double d2 = -1.79e308;
double d3 = 4.9e-324; // 科学计数法表示的4.9x10^-324

注意：float 必须加 f 后缀。

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6. 布尔类型（Boolean）

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：

boolean b1 = true;
boolean b2 = false;
boolean isGreater = 5 > 3; // 计算结果为true
int age = 12;
boolean isAdult = age >= 18; // 计算结果为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

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7. 字符类型（char）

可以表示：

• ASCII 字符
• Unicode 字符

// 字符类型
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：

• 使用 单引号 'A'
• 与字符串 String 使用的双引号不同

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8. 引用类型（Reference Types）

除了上述基本类型的变量，剩下的都是引用类型。例如，引用类型最常用的就是String字符串：

String s = "hello";

引用类型的变量类似于C语言的指针，它内部存储一个“地址”，指向某个对象在内存的位置

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9. 常量（final）

加 final 修饰后不可再赋值：

final double PI = 3.14; // PI是一个常量
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。

为了和变量区分开来，根据习惯，常量名通常全部大写。

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10. var 关键字（Java 10+）

可省略变量类型，由编译器推断：

var sb = new StringBuilder();

相当于：

StringBuilder sb = new StringBuilder();

只是更简写，不会改变类型本身。

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11. 变量的作用范围（Scope）

在Java中，多行语句用{ ... }括起来。很多控制语句，例如条件判断和循环，都以{ ... }作为它们自身的范围，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

推荐原则：

• 变量作用域越小越好
• 避免重复使用变量名

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12. 小结

• Java 有两类变量：基本类型 与 引用类型
• 基本类型包括：整数、浮点、布尔、字符
• 变量可重复赋值，= 是赋值，不是等号
• 常量（final） 初始化后不可改变
• var 可自动推断类型
• 变量作用域受 {} 控制，应尽可能缩小作用域