Java编程基础：关键字、标识符、数据类型与运算符详解

### Java编程基础：关键字、标识符、数据类型与运算符详解 #### 1. Java关键字 Java语言目前定义了61个关键字，这些关键字与运算符和分隔符的语法相结合，构成了Java语言的定义。一般来说，关键字不能用作变量、类或方法的名称。不过，JDK 9为支持模块添加了一些上下文相关的关键字，这是该规则的例外情况。从JDK 9开始，单独的下划线也被视为关键字，以防止其在程序中用作名称。 | 注意事项 | 详情 | | --- | --- | | 保留但未使用的关键字 | const和goto是保留关键字，但在Java中并未使用。早期Java还保留了其他一些关键字以备未来可能使用，但当前规范仅定义了特定的关键字。 | | 其他保留名称 | 除关键字外，Java还保留了四个名称。从一开始就有的三个是true、false和null，它们是Java定义的值，不能用作变量、类等的名称。从JDK 10开始，var作为上下文相关的保留类型名称被添加。 | #### 2. Java标识符 在Java中，标识符本质上是赋予方法、变量或其他用户定义项的名称。标识符的长度可以是1到多个字符。变量名可以以字母、下划线或美元符号开头，后续可以是字母、数字、美元符号或下划线。使用下划线可以增强变量名的可读性，例如line_count。Java区分大小写，myvar和MyVar是不同的名称。 以下是一些可接受的标识符示例： - myVariable - _count - $amount 需要注意的是，不能以数字开头作为标识符，例如12x就是无效的。一般来说，不能使用Java关键字作为标识符名称，也不应使用标准方法名（如println）作为标识符。良好的编程实践要求使用能反映被命名项含义或用途的标识符名称。 #### 3. Java类库 本章的示例程序使用了Java的两个内置方法：println()和print()，这些方法通过System.out访问。System是Java预定义的类，会自动包含在程序中。从更广泛的角度看，Java环境依赖于多个内置类库，这些类库包含许多内置方法，为I/O、字符串处理、网络和图形等提供支持。标准类还支持图形用户界面（GUI）。因此，Java整体上是Java语言本身与其标准类的结合。类库提供了Java的大部分功能，成为Java程序员的一部分就是学习使用标准Java类。 #### 4. Java数据类型和运算符的重要性 数据类型和运算符是任何编程语言的基础，Java也不例外。这些元素定义了语言的限制，并决定了其可应用的任务类型。Java支持丰富的数据类型和运算符，适合任何类型的编程。 数据类型在Java中尤为重要，因为它是一种强类型语言。这意味着所有操作都会由编译器进行类型检查，以确保类型兼容，非法操作将无法编译。强类型检查有助于防止错误并提高可靠性。为了实现强类型检查，所有变量、表达式和值都有类型，不存在“无类型”变量的概念。此外，值的类型决定了允许对其进行的操作，一种类型允许的操作在另一种类型上可能不被允许。 #### 5. Java的基本数据类型 Java的内置数据类型分为面向对象和非面向对象两大类。面向对象的类型由类定义，这里先不讨论。Java的核心是八种基本（也称为元素或简单）数据类型，如下表所示： | 数据类型 | 说明 | | --- | --- | | byte | 最小的整数类型，常用于处理原始二进制数据。 | | short | 短整数类型，当不需要int类型的较大范围时适用。 | | int | 最常用的整数类型，常用于控制循环、索引数组和执行通用整数运算。 | | long | 当需要比int更大范围的整数时使用。 | | float | 单精度浮点类型，32位宽。 | | double | 双精度浮点类型，64位宽，是最常用的浮点类型，Java类库中的许多数学函数使用double值。 | | char | 用于表示字符，是无符号16位类型，范围从0到65,535，Java使用Unicode字符集。 | | boolean | 表示true/false值，Java使用保留字true和false定义这些值。 | ```mermaid graph LR A[Java内置数据类型] --> B[面向对象类型] A --> C[非面向对象类型] C --> D[基本数据类型] D --> E[byte] D --> F[short] D --> G[int] D --> H[long] D --> I[float] D --> J[double] D --> K[char] D --> L[boolean] ``` #### 6. 整数类型 Java定义了四种整数类型：byte、short、int和long，它们都是有符号的正负数。Java不支持无符号（仅正数）整数，其设计者认为无符号整数是不必要的。 - **int**：最常用的整数类型，常用于控制循环、索引数组和执行通用整数运算。 - **long**：当需要比int更大范围的整数时使用。例如，计算一个边长为一英里的立方体的立方英寸数，结果无法用int变量存储，就需要使用long类型。 ```java class CubeVolume { public static void main(String[] args) { long volume; volume = 5280L * 5280L * 5280L; System.out.println("A cube one mile on each side contains " + volume + " cubic inches."); } } ``` - **byte**：最小的整数类型，在处理可能与Java其他内置类型不直接兼容的原始二进制数据时特别有用。 - **short**：短整数类型，当不需要int类型的较大范围时适用。 #### 7. 浮点类型 浮点类型可以表示有小数部分的数字。Java有两种浮点类型：float和double，分别表示单精度和双精度数字。float类型为32位宽，double类型为64位宽。double是最常用的浮点类型，Java类库中的许多数学函数使用double值。 例如，使用Math类的sqrt()方法计算直角三角形斜边的长度： ```java class Hypotenuse { public static void main(String[] args) { double side1, side2; double hypotenuse; side1 = 3; side2 = 4; hypotenuse = Math.sqrt(side1 * side1 + side2 * side2); System.out.println("Given sides of length " + side1 + " and " + side2 + " the hypotenuse is " + hypotenuse); } } ``` #### 8. 字符类型 在Java中，字符不是像其他许多计算机语言那样的8位量，而是使用Unicode字符集。Unicode可以表示所有人类语言中的字符。char是无符号16位类型，范围从0到65,535，标准的8位ASCII字符集是Unicode的子集，范围从0到127，所以ASCII字符仍然是有效的Java字符。 可以通过将字符用单引号括起来为字符变量赋值，例如： ```java char ch = 'X'; System.out.println(ch); ``` 由于char是无符号16位类型，因此可以对字符变量进行各种算术操作。例如： ```java class CharArithmetic { public static void main(String[] args) { char ch; ch = 'X'; System. ```