Программирование: Java. Типы данных

Тип данных определяется тремя составляющими:

• набором значений или объектов;
• набором операций, которые могут быть применены ко всем значениям в наборе;
• представлением данных, определяющим их хранение.

Какие бывают типы данных в Java?

Язык программирования содержит некоторые заранее определенные встроенные типы и позволяет программистам определять свои собственные, пользовательские.

В Java типы данных делятся на примитивные и ссылочные.

«Примитивный» означает, что дальнейшее его деление невозможно. Расширять или изменять его язык программирования не позволяет. Такой тип данных описывается примитивными и другими пользовательскими типами.

Переменная примитивного типа содержит значение, а ссылочная – адрес объекта в памяти.

Язык Java. Типы данных: время и дата

Составные данные делятся на классы, интерфейсы и массивы. Членами интерфейсного типа являются абстрактные методы и константы. В языке Java типы данных дата и время задаются конструктором Date():

• d = new Date().

Примером ссылки также является строка.

Язык Java. Типы данных: String

Строка представляет собой класс, определенный в библиотеке Java, и он может быть использован для работы с текстом (последовательностью символов).

Объявление ссылочной String-переменной следующее: String str.

Перед тем как присвоить ссылку на объект такой переменной, необходимо создать его с помощью оператора new. Например, можно создать объект класса String с текстом «Привет»:

• str = new String ("Привет").

Что происходит при выполнении этого кода? Во-первых, выделяется память, и имя str связывается с этой ячейкой памяти. Это не отличается от объявления примитивной переменной. Второй фрагмент кода создает в памяти объект String с текстом «Привет» и сохраняет ссылку на него (или адрес памяти) в str.

Ссылочные типы данных Java также позволяют присвоить ссылку на объект, хранящуюся в одной переменной, другой. Обе они ссылаются на один и тот же объект в памяти. Это может быть достигнуто следующим образом:

• String str1;
• String str2;
• str1 = new String ("Привет");
• str2 = str1;

Существует постоянная ссылка null, которая может быть присвоена любой ссылочной переменной. Она не ссылается ни на один объект.

Объект String создается с помощью оператора new. Но так как строки используются часто, есть более простой способ его создания. Все строковые литералы, т. е. последовательность символов, заключенная в двойные кавычки, рассматриваются как объекты String. Поэтому вместо оператора new можно использовать строковые литералы:

• String str1 = "Hello".

Примитивные типы данных Java – byte, short, int, long, char, float, double и boolean. Они делятся на две категории: логическую и числовую. Последняя может быть разделена на целые числа и числа с плавающей точкой.

Целые типы данных Java представляют собой числовые типы, значения которых являются целыми числами. Их пять: byte, short, int, long и char.

Int

Int представляет собой 32-разрядный знаковый примитивный тип данных. Переменная занимает 32 бита памяти. Допустимый диапазон – от -2147483648 до 2147483647 (-2³¹ до 2³¹ - 1). Все целые числа в этом диапазоне являются целочисленными литералами или константами. Например, 10, -200, 0, 30, 19 являются литералами int. Их можно присвоить переменной int:

• int num1 = 21;

Целые литералы могут быть выражены в виде двоичного, восьмеричного, десятичного и шестнадцатеричного числа.

Когда литерал начинается с нуля и имеет, по крайней мере, две цифры, он считается записанным в восьмеричном формате. 0 и 00 представляют одинаковое значение – ноль.

Все литералы int в формате шестнадцатеричного числа начинаются с 0x или 0x, и они должны содержать хотя бы одну шестнадцатеричную цифру:

• int num1 = 0x123.

Int-литералы в формате двоичного числа начинаются с 0b или 0B:

• int num1 = 0b10101.

Long

Это 64-разрядный знаковый примитивный тип. Используется, когда результат вычислений может превышать диапазон int. Диапазон long – от -2⁶³ до 2⁶³- 1. Все целые числа этого диапазона являются литералами длинного типа.

Чтобы отличать в языке Java типы данных int и long, литерал последнего типа всегда заканчивается L или l.

Целые литералы длинного типа также могут быть выражены в восьмеричном, шестнадцатеричном и двоичном форматах.

Когда long-литерал присваивается переменной long, компилятор Java проверяет присваиваемое значение и удостоверяется, что оно находится в приемлемом диапазоне; в противном случае произойдет ошибка компиляции.

Поскольку диапазон int меньше, чем у long, значение int-переменной всегда может быть присвоено переменной типа long. Но обратное присвоение невозможно даже в пределах диапазона int. Для этого используется явное указание:

• num1 = (int) num2;

Byte

Byte представляет собой 8-разрядный целый примитивный тип. Его диапазон - от -128 до 127 (-2⁷ до 2⁷ - 1). Это наименьший целый тип, имеющийся в Java. Как правило, байтовые переменные используются, когда в программе задействовано много значений в диапазоне от -128 до 127, или при работе с бинарными данными. В отличие от литералов int и long, byte-литералы отсутствуют. Тем не менее можно назначить byte-переменной любой int-литерал, так как он перекрывает диапазон байта.

Если значение переменной выходит за пределы диапазона, Java выдаст ошибку компилятора.

Кроме того, можно присвоить только int-литерал, но не значение, хранящееся в переменной int, так как при этом возможна потеря точности. Для этого потребуется явное приведение типа.

• b1 = (byte) num1.

Short

Представляет собой 16-разрядный знаковый целый примитивный тип данных. Его диапазон – от -32768 до 32767 (или -2¹⁵ до 2¹⁵ - 1).

Как правило, необходимость в коротких переменных возникает, когда программа использует большое количество значений, которые не превышают указанный диапазон. Short-литерал отсутствует, но возможно присвоение любого литерала int в пределах диапазона short. Значение byte-переменной может быть присвоено всегда. Остальные правила присвоения int или long short-переменной такие же, как для byte.

Char

Char является 16-разрядным беззнаковым примитивным типом данных, который представляет символ Юникода. Отсутствие знака означает, что переменная не может иметь отрицательное значение. Диапазон – от 0 до 65535, что совпадает с кодировкой набора символов Юникода. Литерал представляет значение char и может быть выражен в таких формах:

• символ, заключенный в одинарные кавычки;
• последовательность управляющих символов;
• последовательность управляющих символов юникода;
• последовательность восьмеричных управляющих символов.

Символ может быть выражен путем заключения его в одинарные кавычки: char C1 = 'A'. Двойные кавычки обозначают строковый литерал, который не может быть присвоен char-переменной, даже если строка состоит только из одного символа. Это недопустимо, так как ссылка примитивной переменной не присваивается. Все строковые литералы являются объектами класса String и, следовательно, ссылками, тогда как символьные относятся к примитивному типу.

Литерал, выраженный управляющей последовательностью, записывается в виде обратной косой черты с символом в одиночных кавычках. Всего их 8: ‘\n’, ‘\r’, ‘\f’, ‘\b’, ‘\t’, ‘\\’, ‘\”’, ‘\’’.

Управляющая юникод-последовательность имеет вид '\uxxxx', где \u (обратный слеш, за которым следует строчная u) обозначает ее начало, а хххх представляет ровно четыре шестнадцатеричные цифры кода символа в системе Юникод. Например, 'A' имеет значение 65 в десятичной системе и 41 в шестнадцатеричной. Таким образом, этот символ может быть представлен как '\u0041'.

Восьмеричная управляющая последовательность записывается в виде '\nnn', где n – восьмеричная цифра (0-7). Диапазон значений – от '\000' до '\377', где 377₈ соответствует 255₁₀. Поэтому она используется для представления символов с кодом от 0 до 255, необходимого для совместимости с другими языками программирования. В отличие от юникод-последовательности, где необходимы все четыре шестнадцатеричные цифры, здесь можно использовать 1, 2 или 3 восьмеричные: '\n', '\nn' или '\nnn'.

Логический тип

Boolean имеет только два действительных значения: true (истина) и false (ложь). Они называются булевыми литералами. Логическая переменная не может быть приведена к другому типу и наоборот. Java не определяет размер boolean – он зависит от конкретной реализации виртуальной Java- машины.

Типы данных Java с плавающей точкой

Число, которое содержит дробную часть, в памяти компьютера может храниться в представлении с фиксированным количеством цифр до и после точки или с указанием ее положения. Так как количество цифр может меняться, то говорят, что точка «плавает».

В языке Java типы данных с плавающей точкой используют 32 бита. Согласно стандарту IEEE 754, это соответствует одинарной точности, которая позволяет представлять, например, числа 1,4 х 10^-45 и 3,4 х 10³⁸, причем как положительные, так и отрицательные.

Все действительные числа, которые заканчиваются на f или F, называются float-литералами. Они могут быть представлены в формате десятичного числа и в виде научной нотации. Например:

• float f1 = 3.25F;
• float f2 = 32.5E-1F;
• float f3= 0.325E + 1F.

Тип определяет два нуля: +0.0F (или 0.0F) и -0.0F. Однако для целей сравнения оба нуля считаются равными. Кроме того, им определены два вида бесконечности: положительная и отрицательная. Результаты некоторых операций (например, деление 0.0F на 0.0F) не определены и представлены специальным значением NaN.

Двойная точность

Для хранения чисел с плавающей точкой double использует 64 бита. Число двойной точности может представлять положительные и отрицательные значения величиной 4,9 х 10^-324 и 1,7 х 10³⁰⁸.

Все действительные числа по умолчанию являются двойными литералами. По желанию могут явно обозначаться суффиксом d или D, например, 19.27d. Двойной литерал может быть выражен в десятичной форме и в научной нотации.