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1. Java 基本数据类型

   
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   • 什么是基本数据类型？
   • 四大类八种
   • 类型默认值
   • 类型转换

2. Java String

   • String 的特殊性
   • 不可变性
   • 创建方式与内存分配
   • 常用方法

3. 基本数据类型与 String 的转换

   • 基本类型 -> String
   • String -> 基本类型

Java 基本数据类型

什么是基本数据类型？

在 Java 中，数据类型分为两大类：基本数据类型 和 引用数据类型。

• 基本数据类型：Java 语言内置的、最简单的数据类型，它们不是对象，没有方法，变量中直接存储的是“值”本身，它们存储在栈内存 中，速度快,但空间有限。
• 引用数据类型：所有由 class, interface, array 或 enum 创建的类型，它们的变量存储的是一个“引用”（内存地址）,指向堆内存中的实际对象。

四大类八种

Java 定义了 8 种基本数据类型，可以分为 4 大类：

注意：

• long 类型的字面量必须后缀 L，否则会被当作 int 处理，如果超出 int 范围会编译错误。long num = 10000000000L;
• float 类型的字面量必须后缀 f，否则会被当作 double 处理。float price = 19.99f;

类型默认值

当在类中定义成员变量（全局变量）但没有显式初始化时，Java 会为它们提供默认值。局部变量没有默认值，必须显式初始化才能使用。

类型转换

基本数据类型之间可以转换,但要遵循规则：

1. 自动类型转换 (隐式转换)

   
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   • 规则：从小类型到大类型转换,数据不会丢失。
   • 顺序：byte -> short -> int -> long -> float -> double
   • char -> int 也是自动的。
   • 示例：

     int i = 100;
     long l = i; // int 自动转换为 long
     double d = i; // int 自动转换为 double

2. 强制类型转换 (显式转换)

   • 规则：从大类型到小类型转换,可能造成精度丢失或数据溢出。
   • 语法：(目标数据类型) 变量
   • 示例：

     double d = 9.8;
     int i = (int) d; // 强制转换，小数部分被舍弃，i 的值为 9
     long l = 1000L;
     int j = (int) l; // long 强制转换为 int

Java String

String 是 Java 中最常用的引用数据类型,但它有一些非常特殊的性质。

String 的特殊性

• String 不是基本数据类型，它是一个 final 类，位于 java.lang 包中。
• 它被广泛使用，以至于 Java 语言为其提供了一些“语法糖”,使得它的使用看起来像基本类型。

不可变性

这是 String 最核心、最重要的特性：String 对象一旦被创建，其内容（值）就不能被改变。

• 当你尝试修改一个 String 对象时，JVM 实际上会创建一个新的 String 对象来存储修改后的内容,而原来的对象保持不变。
• 示例：

  String s = "hello";
  s = s + " world"; // 这行代码没有修改原来的 "hello" 对象
  // 1. 首先在内存中创建一个新的字符串 "hello world"
  // 2. 然后让变量 s 指向这个新的对象
  // 3. "hello" 对象如果不再被引用，就会被垃圾回收器回收

为什么设计成不可变？

1. 线程安全：不可变对象天生就是线程安全的,因为它们不会被多个线程同时修改。
2. 便于缓存和哈希不变，String 对象的 hashCode() 值在对象生命周期内也永远不会改变，这可以安全地作为 HashMap 等哈希结构中的键。
3. 字符串常量池优化：JVM 为了优化性能，使用了一个特殊的内存区域——字符串常量池。

创建方式与内存分配

String 有两种主要的创建方式,它们的内存分配机制完全不同：

1. 字面量赋值（推荐）

   • String s = "hello";
   • JVM 执行流程：
     1. 首先在字符串常量池 中查找是否存在 "hello" 这个字符串。
     2. 如果存在，则直接将变量 s 指向池中的 "hello"。
     3. 如果不存在，则在池中创建一个新的 "hello" 对象，然后将 s 指向它。
   • 优点：可以复用池中的字符串对象,节省内存。

2. new 关键字创建

   • String s = new String("hello");
   • JVM 执行流程：
     1. 在堆内存 中创建一个新的 String 对象，内容为 "hello"。
     2. 检查字符串常量池中是否存在 "hello"。
     3. 如果不存在，则在池中也创建一个 "hello" 对象。
     4. 将变量 s 指向堆内存中创建的那个新对象。
   • 缺点：无论如何都会在堆中创建新对象，如果池中没有，还会在池中再创建一个，效率较低,内存占用也较多。

示例对比：

String s1 = "hello";
String s2 = "hello"; // s1 和 s2 指向常量池中的同一个 "hello" 对象
System.out.println(s1 == s2); // 输出 true，比较的是地址（引用）
String s3 = new String("hello");
String s4 = new String("hello"); // s3 和 s4 分别指向堆中两个不同的 "hello" 对象
System.out.println(s3 == s4); // 输出 false
System.out.println(s1 == s3); // 输出 false，s1 在池中，s3 在堆中

常用方法

String 提供了非常丰富的方法来操作字符串：

• length(): 返回字符串长度。
• charAt(int index): 返回指定索引处的字符。
• substring(int beginIndex, int endIndex): 截取子字符串。
• toUpperCase() / toLowerCase(): 转换为大写/小写。
• trim(): 去除字符串首尾的空格。
• split(String regex): 根据正则表达式分割字符串。
• equals(Object anObject): 比较字符串内容是否相等（区分大小写）。
• equalsIgnoreCase(String anotherString): 比较字符串内容是否相等（不区分大小写）。
• compareTo(String anotherString): 按字典顺序比较两个字符串。
• contains(CharSequence s): 判断是否包含指定序列。

基本数据类型与 String 的转换

在实际开发中，经常需要在基本数据类型和 String 之间进行转换。

基本类型 -> String

有三种常用方法：

1. 使用 号（最简单）

   int num = 123;
   String str1 = num + ""; // "" 是空字符串，与任何类型相加都会变成字符串拼接

2. 使用 String.valueOf() (最推荐)

   int num = 123;
   String str2 = String.valueOf(num); // 代码更清晰，性能也较好
   // 还有其他重载方法：valueOf(long, float, double, char, boolean, Object)

3. 使用包装类的 toString() 方法

   int num = 123;
   String str3 = Integer.toString(num);
   // long: Long.toString(), double: Double.toString() 等

String -> 基本类型

使用包装类的静态 parseXxx() 或 valueOf() 方法。

• int: Integer.parseInt(String s)
• long: Long.parseLong(String s)
• double: Double.parseDouble(String s)
• float: Float.parseFloat(String s)
• boolean: Boolean.parseBoolean(String s)
• char: s.charAt(0)

示例与异常处理： 如果字符串格式不正确（"abc" 无法转成数字），这些方法会抛出 NumberFormatException，在实际应用中最好使用 try-catch 结构。

String strNum = "100";
String strInvalid = "abc";
// 转换为 int
int num1 = Integer.parseInt(strNum); // 成功，num1 = 100
System.out.println(num1);
// 处理可能出现的异常
try {
    int num2 = Integer.parseInt(strInvalid); // 会抛出 NumberFormatException
} catch (NumberFormatException e) {
    System.out.println("无法将字符串 '" + strInvalid + "' 转换为整数！");
}

理解这些基础概念对于编写高效、健壮的 Java 代码至关重要。