一文读懂java变量类型

前言

在学习和使用Java编程语言时，理解变量类型是至关重要的基础知识。Java是一种静态类型语言，强调变量必须先声明其类型，才能进行后续操作。因此，对于初学者来说，了解Java中不同的变量类型及其特性是迈向编程成功的第一步。

本文旨在帮助大家快速、简洁地了解Java的变量类型，从而提升对编程语言的理解和应用能力。无论您是初学者还是有一定经验的开发者，我相信这篇文章将对您有所帮助。

在接下来的内容中，我将全面涵盖Java中的基本数据类型、引用数据类型以及如何声明和使用不同类型的变量。通过清晰的说明、实例代码和有趣的示意图，我将简化复杂的概念，使小伙伴们能够轻松掌握并运用Java的各种变量类型。

有哪些变量类型？

按照访问权限划分：

  • 局部变量:只在其所在的范围内有效
    1. 方法中的局部变量
  public void exampleMethod() {int num = 10; // 在方法内部声明并初始化局部变量numSystem.out.println(num); // 输出结果为10}
  1. 构造函数中的局部变量
 public class ExampleClass {public ExampleClass() {int num = 20; // 在构造函数内部声明并初始化局部变量numSystem.out.println(num); // 输出结果为20}}
  1. 代码块中的局部变量
 public void exampleMethod() {{int num = 30; // 在代码块内部声明并初始化局部变量numSystem.out.println(num); // 输出结果为30}}
  1. for循环中的局部变量
 public void exampleMethod() {for (int i = 0; i < 5; i++) {int num = i; // 在for循环内部声明并初始化局部变量numSystem.out.println(num); // 输出结果依次为0, 1, 2, 3, 4}}
  • 类变量：用关键字 static 在类中定义的变量，被所有对象共享，也称为静态变量
    1. 类方法中的类变量
 public class ExampleClass {private static int count; // 在类中声明类变量countpublic static void incrementCount() {count++; // 在类方法中使用类变量count}public static void main(String[] args) {incrementCount(); // 调用类方法修改类变量countSystem.out.println(count); // 输出结果为1}}
  1. 构造函数中的类变量
 public class ExampleClass {private static int count; // 在类中声明类变量countpublic ExampleClass() {count++; // 在构造函数中使用类变量count}public static void main(String[] args) {ExampleClass obj1 = new ExampleClass(); // 创建对象实例，调用构造函数ExampleClass obj2 = new ExampleClass(); // 创建另一个对象实例，调用构造函数System.out.println(count); // 输出结果为2，因为两次构造函数调用都修改了类变量count}}
  • 实例变量: 在类中定义的变量，每个对象都有自己的一份
    1. 在实例方法中使用实例变量
  public class ExampleClass {private int count; // 在类中声明实例变量countpublic void incrementCount() {count++; // 在实例方法中使用实例变量count}public static void main(String[] args) {ExampleClass obj = new ExampleClass(); // 创建对象实例obj.incrementCount(); // 调用实例方法修改实例变量countSystem.out.println(obj.count); // 输出结果为1，访问对象实例的实例变量count}}
  1. 构造函数中的实例变量
 public class ExampleClass {private int count; // 在类中声明实例变量countpublic ExampleClass() {count = 10; // 在构造函数中初始化实例变量count}public static void main(String[] args) {ExampleClass obj = new ExampleClass(); // 创建对象实例System.out.println(obj.count); // 输出结果为10，访问对象实例的实例变量count}}
  • 被 final 关键字 修饰的变量: 当一个变量被 final 修饰时，它表示该变量是一个常量，一旦赋值后就不能再改变 ,因此final 修饰符可以用于实例变量、局部变量和方法参数，但无法用于类（因为类无法被继承）。
    1. final实例变量
 public class ExampleClass {private final int count; // 声明一个 final 实例变量public ExampleClass() {count = 10; // 在构造函数中为 final 实例变量赋值}public static void main(String[] args) {ExampleClass obj = new ExampleClass(); // 创建对象实例// obj.count = 20; // 错误！无法修改 final 实例变量的值System.out.println(obj.count); // 输出结果为10}}
  1. final 局部变量
 public class ExampleClass {public static void main(String[] args) {final int number = 5; // 声明一个 final 局部变量// number = 10; // 错误！无法修改 final 局部变量的值System.out.println(number); // 输出结果为5}}

常规分类

  • 基本数据类型
    • 整数类型：byte、short、int、long
    • 浮点数类型：float、double
    • 字符类型：char
    • 布尔类型：boolean
  • 引用数据类型
    • 类：使用关键字 class 定义的自定义类型。
    • 接口：使用关键字 interface 定义的接口类型。
    • 数组：使用关键字 [] 创建的一组具有相同类型的数据元素。
  • 特殊类型
    • null 类型：表示变量不引用任何对象。
    • void 类型：表示方法没有返回值。

如何声明和使用

整数类型：

javaCopy Codebyte byteVariable = 127;
short shortVariable = 32767;
int intVariable = 2147483647;
long longVariable = 9223372036854775807L; // 注意：long类型的值后面需要加上"L"表示长整型System.out.println(byteVariable);
System.out.println(shortVariable);
System.out.println(intVariable);
System.out.println(longVariable);

浮点数类型：

javaCopy Codefloat floatVariable = 3.14f; // 注意：float类型的值后面需要加上"f"表示单精度浮点数
double doubleVariable = 3.1415926535;System.out.println(floatVariable);
System.out.println(doubleVariable);

字符类型：

javaCopy Codechar charVariable = 'A';
String stringVariable = "Hello";System.out.println(charVariable);
System.out.println(stringVariable);

布尔类型：

javaCopy Codeboolean booleanVariable = true;System.out.println(booleanVariable);

引用数据类型（类、接口、数组）：

javaCopy Codeclass MyClass {// 类定义
}interface MyInterface {// 接口定义
}int[] intArray = {1, 2, 3, 4, 5}; // 创建一个整数类型的数组MyClass myObject = new MyClass(); // 创建一个类的实例MyInterface myInterface = new MyInterface() {// 匿名内部类实现接口
};

特殊类型：

javaCopy CodeObject nullObject = null; // null类型void myVoidMethod() {// void类型方法，无返回值
}

初始化位置、作用范围

+---------------+-------------+-------------------+-----------------+
|   变量类型     | 初始化位置   |      作用范围      |    变量类型      |
+---------------+-------------+-------------------+-----------------+
|  局部变量      | 方法、构造   |   声明所在的方法    | 基本类型或引用   |
|               | 函数或代码   |   或代码块中可见    | 类型            |
|               | 块          |                   |                 |
+---------------+-------------+-------------------+-----------------+
|  类变量        | 类中声明     | 所有方法、构造函数  | 基本类型或引用   |
|               |             | 和代码块都可访问    | 类型            |
|               |             |                   |                 |
+---------------+-------------+-------------------+-----------------+
|  final 变量   | 声明或构造    | 与上下文相关       | 基本类型或引用    |
|               | 函数中初始化  |                  | 类型             |
+---------------+-------------+-------------------+-----------------+
|  实例变量      | 类中声明     | 对象实例可访问      | 基本类型或引用   |
|               |             |                   | 类型            |
+---------------+-------------+-------------------+-----------------+

他们的相同点和不同点

相同点

  1. 声明位置：

    • 局部变量、类变量、final 修饰的变量和实例变量都是在类的内部进行声明。
    • 它们都需要指定变量的类型和名称。

  2. 访问修饰符：

    • 局部变量、类变量、final 修饰的变量和实例变量都可以使用访问修饰符来限制对其的访问（例如，public、private、protected）。

  3. 变量类型：局部变量、类变量、final 修饰的变量和实例变量可以是任何基本类型或引用类型。

    不同点

    1. 初始化位置：
      • 局部变量：在方法、构造函数或代码块中声明，并且在使用前进行初始化。
      • 类变量：在类中声明，可以在声明时初始化或在静态代码块中初始化。
      • final 修饰的变量：可以在声明时初始化或在构造函数中初始化。
      • 实例变量：在类中声明，可以在声明时初始化或在构造函数中初始化。
    2. 作用范围：
      • 局部变量：只在其所在的方法、构造函数或代码块中可见。
      • 类变量：整个类中的所有方法、构造函数和代码块都可以访问类变量。
      • final 修饰的变量：与其它变量类型类似，作用范围取决于其所在的上下文。
      • 实例变量：每个类的实例（对象）都有自己的实例变量副本，只能通过对象进行访问。

总结

局部变量、类变量、被 final 关键字修饰的变量和实例变量在初始化位置和作用范围上有所不同。

  • 它们都是在类的内部进行声明，并且可以使用访问修饰符来限制对其的访问。

  • 变量类型可以是任何基本类型或引用类型。

    变量之间的 持久性和作用范围的 大小关系（final可以是局部变量、实例变量或类变量 这里不做比较）

在这里插入图片描述

按作用范围从小到大排序，可以按照以下顺序：

  1. 局部变量：局部变量的作用范围限制在声明它的方法、构造函数或代码块内部。它们只能在声明所在的范围内使用，超出范围后就无法访问。
  2. 实例变量：实例变量是定义在类中、方法之外的变量。每个类的实例都拥有自己的实例变量副本，在整个类的所有成员方法中都可以访问和修改这些变量。
  3. 类变量（静态变量）：类变量属于整个类而不是特定的实例。它们在类加载时被初始化，并且在整个类的所有实例之间共享相同的值。类变量可以通过类名直接访问。

按持久性从小到大分类变量可以按照以下顺序：

  1. 局部变量：局部变量的生命周期仅限于包含它们的方法、构造函数或代码块的执行过程。当方法执行完毕或代码块结束时，局部变量将被销毁。
  2. 实例变量：实例变量属于类的实例，并且在创建对象时被初始化。它们在对象被销毁之前一直存在，即对象存在，实例变量也存在。
  3. 类变量（静态变量）：类变量属于整个类而不是特定的实例。它们在类加载时被初始化，且在整个程序运行期间都存在。即使没有创建类的实例，类变量也可以被访问。

与线程安全相关知识点

  • static 变量
    当多个线程同时访问和修改类变量时，可能会出现以下线程安全问题：

    1. 竞态条件（Race Condition）：如果多个线程同时对类变量进行写操作或读写操作，可能导致不可预测的结果。例如，一个线程正在修改类变量的值，而另一个线程同时在读取该变量的值，可能导致读取到不一致或过时的数据。
    2. 内存可见性问题（Visibility Problem）：当一个线程修改了类变量的值后，其他线程可能无法立即感知到这个变化。这是因为每个线程都有自己的工作内存，它们可能将类变量的副本保存在各自的工作内存中。因此，其他线程可能仍然访问的是旧值。
    3. 并发更新问题（Concurrent Update Problem）：当多个线程同时对类变量进行修改时，可能会导致数据不一致性。例如，多个线程同时递增一个类变量的值，最终结果可能不符合预期。
      如图所示：
      在这里插入图片描述

    要解决类变量的线程安全问题，可以采取以下措施：

    1. 使用同步机制：通过使用关键字 synchronized 或使用锁（如 ReentrantLock）来保证同一时间只有一个线程能够访问类变量，从而避免竞态条件和内存可见性问题。
    2. 使用原子操作：可以使用原子类（如 AtomicInteger）来执行对类变量的原子操作，保证线程安全。
    3. 避免共享：如果类变量不需要共享，并且每个线程都需要拥有自己的副本，可以将类变量声明为局部变量或实例变量，以避免线程安全问题。
      需要根据具体情况选择适当的线程安全措施，并在设计和编写代码时考虑到多线程环境下的并发访问问题。

  • 局部变量

在局部变量中引用了一个对象，且该对象本身存在线程安全问题，那么在访问该对象时仍然需要采取适当的同步措施，以避免线程安全问题的发生。

例如：引入形参或者有返回值的情况下就会有线程安全问题
解决方法与上面类似，需要采取适当的同步机制。

相信有一定基础的小伙伴已经发现了，final关键字修饰的变量可以是 ： 成员变量 类变量 局部变量
不过作者认为final关键字修饰的变量比较特殊，就拿出来和其他变量一起介绍啦。

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