Java面试题 - java基础2 (数据类型)

Java 基础

JAVA 数据类型

JAVA 有哪些数据类型

Java 的数据类型可以分为两种：基本数据类型和引用数据类型

基本数据类型

• 数值型
  • 整数：short int long
  • 浮点：float doublee
  • 字节：byte
• 字符型
  • char
• 布尔型
  • boolean

• Java八种基本数据类型的字节数：1字节(byte、boolean)、 2字节(short、char)、4字节(int、float)、8字节(long、double)
• 浮点数的默认类型为double（如果需要声明一个常量为float型，则必须要在末尾加上f或F）
• 整数的默认类型为int（声明Long型在末尾加上l或者L）
• 八种基本数据类型的包装类：除了char的是Character、int类型的是Integer，其他都是首字母大写
• char类型是无符号的，不能为负，所以是0开始的

引用数据类型

• 类 class
• 接口 interface
• 数组 []

自动类型转换与强制类型转换

当把一个范围较小的数值或变量赋给另外一个范围较大的变量时，会进行自动类型转换；反之，需要强制转换

• 自动类型转换（隐式转换）：当目标类型的范围大于源类型时，Java会自动将源类型转换为目标类型，不需要显式的类型转换。例如，将int转换为long、将float转换为double等。
• 强制类型转换（显式转换）：当目标类型的范围小于源类型时，需要使用强制类型转换将源类型转换为目标类型。这可能导致数据丢失或溢出。例如，将long转换为int、将double转换为int等。语法为：目标类型 变量名 = (目标类型) 源类型。
• 字符串转换：Java提供了将字符串表示的数据转换为其他类型数据的方法。例如，将字符串转换为整型int，可以使用Integer.parseInt()方法；将字符串转换为浮点型double，可以使用Double.parseDouble()方法等。
• 数值之间的转换：Java提供了一些数值类型之间的转换方法，如将整型转换为字符型、将字符型转换为整型等。这些转换方式可以通过类型的包装类来实现，例如Character类、Integer类等提供了相应的转换方法

自动拆箱/装箱

• 装箱：将基本数据类型转换为包装类型，例如 int 转换为 Integer。
• 拆箱：将包装类型转换为基本数据类型

Integer i = 10;  //装箱
int n = i;   //拆箱

有 int 为什么要有 Integer

Integer对应是int类型的包装类，就是把int类型包装成Object对象，对象封装有很多好处

可以把属性也就是数据跟处理这些数据的方法结合在一起

比如Integer就有parseInt()等方法来专门处理int型相关的数据

另一个非常重要的原因就是在Java中绝大部分方法或类都是用来处理类类型对象的，如ArrayList集合类就只能以类作为他的存储对象，而这时如果想把一个int型的数据存入list是不可能的，必须把它包装成类，也就是Integer才能被List所接受。所以Integer的存在是很必要的

泛型中的应用

在Java中，泛型只能使用引用类型，而不能使用基本类型。因此，如果要在泛型中使用int类型，必须使用Integer包装类。例如，假设我们有一个列表，我们想要将其元素排序，并将排序结果存储在一个新的列表中。如果我们使用基本数据类型int，无法直接使用Collections.sort()方法。但是，如果我们使用Integer包装类，我们就可以轻松地使用Collections.sort()方法

integer的缓存

Java的Integer类内部实现了一个静态缓存池，用于存储特定范围内的整数值对应的Integer对象。

默认情况下，这个范围是**-128至127**

当通过Integer.valueOf(int)方法创建一个在这个范围内的整数对象时，并不会每次都生成新的对象实例，而是复用缓存中的现有对象，会直接从内存中取出，不需要新建一个对象

用效率最高的方法计算 2 乘以 8

2 << 3: 位运算，数字的二进制位左移三位相当于乘以 2 的三次方

自增自减运算

在写代码的过程中，常见的一种情况是需要某个整数类型变量增加 1 或减少 1，Java 提供了一种特殊的运算符，用于这种表达式，叫做自增运算符（++）和自减运算符（--）

当运算符放在变量之前时(前缀)，先自增/减，再赋值；当运算符放在变量之后时(后缀)，先赋值，再自增/减

int i  = 1;
i = i++;
System.out.println(i);

返回是 1

因为后++的赋值字节码如下

0: iconst_1
1: istore_1        // i = 1
2: iload_1         // 步骤1：将 i 的当前值 (1) 压入操作数栈（保留副本用于赋值）
3: iinc 1, 1       // 步骤2：局部变量表中的 i 自增为 2 (此时栈顶还是 1)
6: istore_2        // 步骤3：将栈顶的值 (1) 存入局部变量 a

最终赋值的是存在临时变量的值，而不是自增的值，相当于

int i = 1；
int temp = i;
i++；
i = temp;
System.out.println(i);

float 怎么表示小数

float 表示小数的方式是基于 IEEE 754 标准的，采用二进制浮点数格式

$$V=(-1)^S\times M \times 2^e$$

• S：符号位，0 代表正数，1 代表负数；
• M：尾数部分，用于表示数值的精度；
• R：基数，十进制中的基数是 10，二进制中的基数是 2；
• E：指数部分, e = E - 127

单精度浮点数占用 4 字节（32 位），这 32 位被分为三个部分：符号位、指数部分和尾数部分

1 位符号位、8 位指数位、23 位尾数位

符号位决定正负，0 表示正数，1 表示负数。指数位存储的是偏置后的指数，实际指数要减去 127。尾数位存储的是小数部分的二进制表示

按照这个规则，将十进制数 25.125 转换为浮点数:

• 确定符号位 (Sign)正数符号位为 $0$。负数符号位为 $1$
• 转换为二进制并规格化, $11001.001 = 1.1001001 \times 2^4$
  • 指数 (e) 为 $4$
  • 尾数 (Fraction) 部分为 $1001001$
• 计算阶码: 在 32 位浮点数中，指数部分使用“偏移量”（Bias）表示，偏移量为 $127$
  • $E = 4 + 127 = 131$
  • 阶码 $E = 10000011$
• 确定尾数
  • 尾数位共有 23 位。规格化形式 $1.1001001$ 中，小数点左边的“1”是隐含的，不存储
• 将三部分按顺序拼接：符号位 (1bit) + 阶码 (8bits) + 尾数 (23bits)
  • 二进制结果：0 10000011 10010010000000000000000
  • 十六进制表示：0x41C90000

使用浮点数时需要注意，由于精度的限制，进行数学运算时可能会遇到舍入误差，特别是连续运算累积误差可能会变得显著

对于需要高精度计算的场景（如金融计算），可能需要考虑使用BigDecimal类来避免这种误差

BigDecimal

在金融计算中，保证数据准确性有两种方案，一种使用 BigDecimal，一种将浮点数转换为整数 int 进行计算

float 和 double 类型，它们无法避免浮点数运算中常见的精度问题

BigDecimal num1 = new BigDecimal("0.1");
BigDecimal num2 = new BigDecimal("0.2");
BigDecimal sum = num1.add(num2);
System.out.println("Sum of 0.1 and 0.2 using BigDecimal: " + sum);  // 输出 0.3，精确计算