变量与数据类型

学习目标

• 声明、初始化和使用变量。
• 区分八种基本类型与引用类型的入门语义。
• 正确处理整数除法、类型转换、溢出和浮点精度。
• 使用清晰命名和常量表达业务含义。

前置知识

已完成开发环境与 IntelliJ IDEA，能够运行 Maven 测试。

真实问题场景

温度换算、金额计算和数据库 ID 看起来都是“数字”，但它们对范围、精度和转换的要求不同。选错类型可能不会立即报错，却会产生悄悄变化的错误结果。

核心概念

Java 是静态类型语言：变量在编译阶段有确定类型。

八种基本类型：

分类	类型
整数	byte、short、int、long
浮点	float、double
字符	char
布尔	boolean

引用类型变量保存的是一个引用值。引用值可以指向对象，也可以是 null；引用本身不是对象。

原理与设计思想

声明与初始化

int age = 20;
final int monthsPerYear = 12;
var courseName = "Java 21";

var 只让编译器推断局部变量类型，不会让 Java 变成动态类型。变量含义不清楚时，不要为了少写几个字符使用 var。

数值转换

较小整数类型参与算术运算时通常提升为 int。窄化转换可能丢失信息：

long value = Integer.MAX_VALUE + 1L;
int unsafe = (int) value;
int safe = Math.toIntExact(value); // 溢出时抛出异常

整数除法与浮点数

double wrong = 9 / 5;       // 结果先按整数计算，为 1.0
double right = 9.0 / 5.0;   // 1.8

二进制浮点数不能精确表示所有十进制小数。金额计算通常使用最小货币单位整数或 BigDecimal，而不是 double。

可运行代码

TemperatureConverter 展示 double 运算：

public static double toFahrenheit(double celsius) {
    return celsius * 9.0 / 5.0 + 32.0;
}

TypeConversion 使用标准库保护窄化转换：

public static int toIntExact(long value) {
    return Math.toIntExact(value);
}

运行：

mvn -B -pl examples/java-basics -am \
  -Dtest='TemperatureConverterTest,TypeConversionTest' test

练习模块：

mvn -B -pl exercises/java-basics/starter -am compile
mvn -B -pl exercises/java-basics/solution -am test

常见错误与排查

• 9 / 5 得到 1：两个操作数都是整数。
• long 强转 int 后变成负数：发生溢出，使用范围检查或 Math.toIntExact。
• 比较浮点数失败：不要直接依赖 ==，测试时使用允许误差。
• 局部变量“可能未初始化”：Java 要求在读取前明确赋值。
• 空引用导致 NullPointerException：先确认引用是否允许为 null。

最佳实践及适用边界

• 默认整数用 int，超出范围或表达长期计数时用 long。
• 类型首先表达业务约束，其次才考虑内存大小。
• 常量名使用大写下划线，如 MAX_RETRY_COUNT。
• 避免魔法数字，为业务数值命名。
• 本章不深入对象内存布局和数值字节码。

分级练习

• 基础：完成 starter 中的 BmiCalculator。
• 进阶：为 BMI 增加非正数参数校验。
• 挑战：设计一个不用 double 表示人民币金额的价格模型，并解释单位选择。

面试与复习题

1. Java 的八种基本类型是什么？
2. var 是否意味着动态类型？
3. 为什么 9 / 5 不是 1.8？
4. 强制类型转换可能带来什么风险？
5. 为什么金额通常不用 double？
6. 引用变量和对象是什么关系？
7. final 局部变量解决什么问题？

本章总结

类型不是语法装饰，而是对数据范围、精度和可用操作的约束。可靠代码会主动处理转换和边界，而不是依赖隐式结果。

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