语言基础与数据类型

学习目标

• 掌握标识符命名规则、关键字(Reserved Word)与保留字的区别
• 区分基本类型(Primitive Type)与引用类型(Reference Type)的内存存储模型
• 理解数值类型提升(Numeric Promotion)规则与隐式转换中的精度丢失
• 掌握包装类(Integer 缓存、自动装箱拆箱)的底层机制与坑点

词法基础

标识符与关键字

标识符用于命名类、方法、变量，规则如下：

• 由字母、$、_ 或 Unicode 字母开头，后可接数字
• 不能与 关键字(Keyword) 或 字面量保留字(true/false/null) 重名
• 大小写敏感：name 与 Name 是两个不同标识符

Java 共有 50+ 个关键字（如 class、public、synchronized、var（Java 10+）等）。注意 goto、const 是保留但未使用的关键字，同样不可作标识符。

注释

// 单行注释
/* 多行注释，不可嵌套 */
/** 文档注释，可由 javadoc 提取为 API 文档 */
public class Demo {}

工程规范：公开 API 必须用 /** */ 文档注释；临时调试用 //；避免用多行注释包裹已删除代码（交给版本控制）。

数据类型体系

Java 是**强类型(Strongly Typed)**语言：每个变量声明时必须明确类型，且类型在编译期确定。

基本类型规格

存储模型差异（核心原理）

• 基本类型：值直接存于栈帧局部变量表（或对象字段在堆中）
• 引用类型：栈中仅存引用地址（指针），实际对象在堆(Heap)中

这是 Java 与 C/C++ 指针的本质区别：引用不可算术运算、不能访问任意内存，由 JVM 保证安全。

类型转换与提升

隐式转换（拓宽）

从小到大自动进行：byte → short → int → long → float → double，char → int。

int a = 100;
long b = a;        // 自动拓宽，安全
double d = b;      // 自动拓宽

显式转换（窄化）与精度丢失

double x = 9.99;
int y = (int) x;   // y = 9，小数部分直接截断（非四舍五入）

int big = 300;
byte c = (byte) big; // 溢出：300 超出 byte 范围，结果为 44（模 256）

窄化转换可能静默丢失精度或溢出，必须显式强转且需评估业务影响。

数值提升(Numeric Promotion)

运算时操作数按规则提升：

1. 若任一操作数为 double，另一提升为 double
2. 否则若任一为 float，提升为 float
3. 否则若任一为 long，提升为 long
4. 否则两者均提升为 int（即使原是 byte/short/char）

byte b1 = 1, b2 = 2;
// byte sum = b1 + b2;  // 编译错误：b1+b2 已提升为 int
int sum = b1 + b2;       // 正确

包装类与自动装箱

每个基本类型对应一个包装类（位于 java.lang），用于泛型、集合、空值表达等场景。

自动装箱/拆箱(Autoboxing)

Integer a = 100;        // 编译器自动：Integer a = Integer.valueOf(100);
int b = a;              // 编译器自动：int b = a.intValue();

Integer 缓存陷阱（高频面试题）

Integer.valueOf(int) 对 -128 ~ 127 区间的值使用缓存池：

Integer x = 127;
Integer y = 127;
System.out.println(x == y);   // true（同一缓存对象）

Integer m = 128;
Integer n = 128;
System.out.println(m == n);   // false（超出缓存，新建对象）

System.out.println(m.equals(n)); // true（比较值，永远用 equals）

最佳实践：包装类比较值一律用 equals()，绝不用 ==（== 比较的是引用地址）。

其他坑点

• Integer 与 int 混用：Integer obj = null; int i = obj; → 拆箱时抛 NullPointerException
• Float/Double 的 equals 比较会区分 NaN，且 0.0 == -0.0 但包装类 equals 认为不等
• 字符串转数值用 Integer.parseInt()，注意 NumberFormatException

字符与布尔类型

• char 采用 UTF-16，可直接参与整数运算：char c = 'A' + 1; → 'B'
• boolean 只能用 true/false，不能与 int 互转（不同于 C 的 0/1 约定）

面试要点

1. 基本类型与引用类型的存储区别？ 基本类型存值，引用类型栈存地址、堆存对象。
2. Integer a=128; Integer b=128; a==b 结果？ false，超出缓存区间各自新建对象。
3. 为什么 byte+byte 结果是 int？ 数值提升规则要求低于 int 的操作数先提升为 int。
4. boolean 占几个字节？ JVM 规范未规定物理大小，逻辑上 1 位，具体由虚拟机实现决定。

总结

• Java 强类型，8 种基本类型 + 引用类型，存储模型（栈值/堆对象）是理解所有对象的起点
• 数值提升、窄化溢出是隐蔽 bug 来源，涉及计算务必评估范围
• 包装类用于泛型与可空场景，比较值必须用 equals，注意 Integer 缓存区间与拆箱 NPE

版本差异(旧版 → Java 21)

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