4. Java語言基礎

table 1彙整了java語言支援的primitive types與其記憶體空間大小、數值範圍和預設值。與C語言不同，java語言是在Virtual Machine上執行的，所以資料型態在不同平台上的大小皆相同。

顧名思義，整數型態就是用以表示整數的資料。Java語言中的整數型態，以integer的前三個字母int表示，唸做int或是integer都可。一個int佔記憶體32bits，其中最左邊的bit代表正負數 – 0代表正整數或0，1代表負整數。以32bits為例，最大的正整數為<latex>(0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111)_2=2,147,483,647</latex>，也就是<latex>$2^{31}$-1</latex>；至於最小的負數並不是<latex>(1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111)$_2$= -2,147,483,647</latex>，而是<latex>(1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000)$_2$</latex>，其值為<latex>-2,147,483,648=- 2^{32}</latex>。

Java語言還提供另外三種整數型態：byte、short與long，分別佔用不同大小的記憶體空間。其中byte為8 bits、short為16bits，long則為64bits。

除了宣告變數為某種型態外，我們也可以直接在程式碼中使用整數數值。整數數值可依其所使用的進位系統分成十進制(decimal, base 10)、二進制(binary, base 2)、八進制(octal, base 8)與十六進制(hexadecimal, base 16)等四種表示法。

• Decimal
  • 除正負號外，以數字0到9組成，除了數值0之外，不可以0開頭。
  • 例如：0, 34, -99393皆屬之
• Binary
  • 除正負號外，僅由數字0與1組成，必須以0b開頭。
  • 例如：0b0, 0b101, 0b111皆屬之
• Octal
  • 除正負號外，僅由數字0到7組成，必須以0開頭。
  • 例如：00, 034, 07777皆屬之
• Hexadecimal
  • 除正負號外，由數字0到9以及字母(大小寫皆可)a到f組成，必須以0x或0X開頭。
  • 例如：0xf, 0xff, 0X34A5, 0X3F2B01皆屬之

我們還可以在數值後面加上L或l，強制該數值為long型態，例如：13L, 376l, 0374L, 0x3ab3L, 0xffffffL, 03273L等皆屬之。

顧名思義，浮點數型態就是用以表示小數的資料。Java語言中有2種符點數的型態：float與double，分別實作了IEEE 754當中的單精確度與倍精確度：

• float: 單精確度浮點數(single-precision floating-point)
• double: 倍精確度浮點數(double-precision floating-point)

一般而言，float型態適用於對小數的精確度不特別要求的情況，例如體重計算至小數點後兩位、學期成績計算至小數點後一位等情況。而double則用在重視小數的精確度的場合，例如台幣對美金的匯率、工程或科學方面的應用等。

Java語言以IEEE 754標準實作了float與double，其數值範圍與精確度請參考table 2。

浮點數數值的表達有兩種方式:

• Decimal
  • 除正負號外，以數字0到9以及一個小數點組成。
  • 例如：0.0, 34.3948, 3.1415926, -99.393皆屬之。
• scientific notation
  • 由一個decimal數字與exponent組成
  • decimal數字前可包含一個正負號，數字中可包含一個小數
  • exponent表示10的若干次方，以一個E或e後接次方數表達
  • 在E或e的後面可接一個正負號，表示該次方數為正或負
  • 例如：345E0, 3.45e+1, 3.45E-5皆屬之

Java語言默認的浮點數型態為double，如果您要特別強制一個數值之型態為float，可以在數值後接上一個F或f。例如：3.45f, 3.45e-3f, 1.32e+4F等皆屬之。

所謂的字元型態就是用以表示文字、符號等資料，在Java語言中只有一種字元型態：

• char

Java語言的char型態之大小為16 bits，採用unicode編碼，可處理範圍含蓋\u0000至\uffff。其實在java語言中，一個char型態的數值就是一個整數，故其範圍又可表達為整數值0~65535。例如'A'的數值為65，'0'為48，'吳'為21555等。

因此，我們可以把char型態的數值當成整數來進行運算，例如：

char c;
int i;
 
i ='a';    // i的值為97
c = 65;    // c的值為'A'
c = (char)(c + 1); // c的值為'B'

字元數值的表達方法有兩種:

• 字元值
  • 以一對單引號將字元放置其中。 * 例如：'A', '4', ' ', '&'皆屬之。 * 以一對單引號將unicode的編碼放置其中。
  • 例如：'\u5433'皆屬之。(unicode查詢)

• 整數值
  • 對應在字元集中的整數值
  • 例如：65, 97等皆屬之

Java語言針對一些特殊字元，提供一組escape sequence，如table 3

除此之外，還可以使用八進制或十六進制來表達字元：

• 八進制的escape sequence
  • 以0開頭，後面接八進制數值
  • 例如： 0101 或 0133皆屬之
• 十六進制的escape sequence
  • 以0x開頭，後面接十六進制數值
  • 十六進制的數值可以使用大寫或小寫的英文字母
  • 例如： 0x41 或 0x4A 皆屬之

所謂的字串是指一些文數字符號的集合，在Java語言中以雙引號加以包裹。例如：“This is a string!”。由於在Java語言中，字串是以類別的方式供我們使用，並不是資料型態的一種，在此不加以說明，細節請參考本書第XX章。

Java是一個「strongly typed」的程式語言，所有變數在使用之前必須宣告其所屬型態，但不強制在程式區塊前宣告，只要在第一次使用前宣告即可，其宣告語法如下：

DataType variableName[=expression][,variableName[=expression]]*;

<note tip> 在上面的語法說明中，「[]」為選擇性的語法單元，其後接續「*」表示該語法單元可出現0次或多次；「?」表示出現0次或1次。另外還有「+」代表1次或多次。本書將使用這種表示法做為語法的說明。 </note>

其中DataType為型態、variableName為變數的名稱，中括號內的部份則是選擇性的(可以有，也可以忽略)，為該變數的初始數值。

下面的程式碼片段宣告了一個名為x的整數變數，並且在後續設定其數值為38。

int x;
 
...
 
x=38;

我們也可以將變數宣告與數值給定同時以一行程式碼來完成：

int x=38;

我們也可以同時宣告有多個相同型態的變數，例如下面的程式碼，同時宣告了三個整數變數x、y與z，其中x不指定初始值，y與z的初始值則分別為3與6。要注意的是，我們在兩個變數宣告的中間，是以','加以隔開。

int x, y=3, z=6;

variableName為變數名稱，代表在程式執行階段的某個資料項目，因此建議使用較具意義的變數名稱，才容易理解、提升程式碼的可讀性(readability)。變數的命名規則須符合識別字(identifier)命名規則：

• 只能使用英文大小寫字母、Unicode編碼字(含中文)、數字、＄與底線(_)
• 不能使用數字開頭
• 不能與Java語言的keywords或是reserved words相同

以下是一些正確的變數命名：

x,  _i,   $j,  sum, total, a2d, twoNumbers, averageScore, _name, c1, c0, 成績, english成績

以下則是一些錯誤的變數命名：

3x,  for,   2numbers,  average Score

<note tip>變數名稱、類別名稱、方法名稱等，皆屬於Java語言中的識別字(identifier)。</note>

<note important>

使用中文字為識別字命名

</note>

Java語言是case-sensitive的語言，意即大小寫會被視為不同的字元，因此以下的宣告其變數名稱皆是正確且不相同的：

int JUN, jun, Jun, JUn, JuN, jUn, jUN, juN;

為了讓程式碼的可讀性提升，使用有意義的變數名稱是相當重要的，有時我們甚至會使用一個以上的英文單字為變數命名，此時可以適當地調整大小寫或加上底線，例如下面是正確的宣告：

int bestStudent, BestStudent, best_student;

建議使用良好的命名規則，例如Camel Case或Hungarian Notation。目前java程式設計師通常以lower camel case法為變數、屬性、方法及物件命名，使用upper camel case法為類別命名。

<note tip>

Camel Case命名規則

</note>

Java語言的Keywords與Reserved Words，彙整如table 4與table 5：

在程式碼中，經宣告並給定初始值後，就不再(也不允許)變更其數值的資料，就稱為常數(constant)。Java語言的常數宣告語法如下：

final DataType constantName=value[,constantName=value]*

其實，常數的宣告就如同變數宣告一樣，只要在最前面加上final這個保留字即可，同時所有常數的宣告都必須給定初始值。