【HeadFirst系列之HeadFirstJava】第3天之从零开始理解Java中的主数据类型和引用

从零开始理解Java中的主数据类型和引用

《Head First Java》是一本非常适合初学者的Java入门书籍，它以轻松幽默的方式讲解了Java的核心概念。在第三章节中，书中详细介绍了Java的主数据类型（Primitive Types）和引用（References）。这两个概念是Java编程的基础，理解它们对于掌握Java语言至关重要。今天，我们就通过书中的内容，结合代码示例，来深入理解主数据类型和引用。

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主数据类型：Java的“基本元素”

Java是一种强类型语言，这意味着每个变量都必须声明其类型。Java的主数据类型是Java中最基本的数据类型，它们直接存储数据值，而不是存储对象的引用。

Java的8种主数据类型如下：

类型	大小（字节）	取值范围	默认值
`byte`	1	-128 到 127	0
`short`	2	-32,768 到 32,767	0
`int`	4	-2^31 到 2^31-1	0
`long`	8	-2^63 到 2^63-1	0L
`float`	4	约 ±3.40282347E+38F	0.0f
`double`	8	约 ±1.79769313486231570E+308	0.0d
`char`	2	0 到 65,535（Unicode字符）	‘\u0000’
`boolean`	1	`true` 或 `false`	`false`

代码示例：主数据类型的使用

java">public class PrimitiveTypesExample {
    public static void main(String[] args) {
        byte b = 100;           // 8位整数
        short s = 10000;        // 16位整数
        int i = 100000;         // 32位整数
        long l = 10000000000L;  // 64位整数
        float f = 3.14f;        // 32位浮点数
        double d = 3.141592653589793; // 64位浮点数
        char c = 'A';           // 16位Unicode字符
        boolean bool = true;     // 布尔值

        System.out.println("byte: " + b);
        System.out.println("short: " + s);
        System.out.println("int: " + i);
        System.out.println("long: " + l);
        System.out.println("float: " + f);
        System.out.println("double: " + d);
        System.out.println("char: " + c);
        System.out.println("boolean: " + bool);
    }
}

输出结果：

byte: 100
short: 10000
int: 100000
long: 10000000000
float: 3.14
double: 3.141592653589793
char: A
boolean: true

引用：Java中的“遥控器”

在Java中，除了主数据类型，还有一种数据类型叫做引用类型。引用类型变量存储的是对象的引用（可以理解为对象的地址），而不是对象本身。

引用类型的特点

引用类型变量存储的是对象的地址：例如，String s = new String("Hello"); 中，s 存储的是 String 对象在内存中的地址。
引用类型变量的默认值是 null：如果引用类型变量没有初始化，它的值是 null，表示它不指向任何对象。
引用类型变量可以指向任何对象：例如，Object obj = new String("Hello"); 中，obj 可以指向任何 Object 类型的对象。

代码示例：引用类型的使用

java">public class ReferenceTypesExample {
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = new String("Hello");
        String str2 = str1;  // str2 和 str1 指向同一个对象

        System.out.println("str1: " + str1);
        System.out.println("str2: " + str2);

        str1 = new String("World");  // str1 指向一个新的对象
        System.out.println("str1: " + str1);
        System.out.println("str2: " + str2);  // str2 仍然指向原来的对象
    }
}

输出结果：

str1: Hello
str2: Hello
str1: World
str2: Hello

主数据类型 vs 引用类型

特性	主数据类型	引用类型
存储内容	直接存储数据值	存储对象的引用（地址）
默认值	有默认值（如 `int` 默认是 `0`）	默认值是 `null`
内存分配	在栈上分配	在堆上分配
性能	访问速度快	访问速度相对较慢
用途	存储简单的数据值	存储复杂对象

常见问题与注意事项

主数据类型的自动装箱与拆箱
Java提供了自动装箱（Autoboxing）和拆箱（Unboxing）机制，使得主数据类型和对应的包装类（如 int 和 Integer）可以自动转换。
```
java">Integer i = 100;  // 自动装箱
int j = i;        // 自动拆箱
```
引用类型的空指针异常
如果引用类型变量没有初始化（即值为 null），尝试访问其方法或属性会导致 NullPointerException。
```
java">String s = null;
System.out.println(s.length());  // 抛出 NullPointerException
```
主数据类型的范围溢出
主数据类型的取值范围是有限的，如果超出范围会导致溢出。
```
java">int i = Integer.MAX_VALUE + 1;  // 溢出，i 的值变为 Integer.MIN_VALUE
```