1、Java中的8种基本数据类型及其所占空间大小
| 数据类型 | 字节数 | 二进制位 | 范围 | 规律 |
|---|---|---|---|---|
| byte | 1 | 8 | -128~127 | -27~27-1 |
| short | 2 | 16 | -32768~32767 | -215~215-1 |
| int | 4 | 32 | -2147483648~2147483647 | -231~231-1 |
| long | 8 | 64 | -9223372036854775808~-9223372036854775807 | -263~263-1 |
| float | 4 | 32 | -3.403E38~3.403E38 | ±3.403E38 |
| double | 8 | 64 | ||
| char | 2 | 16 | ||
| boolean | 1 | 8 | trur 或 false | trur 或 false |
1.1、char型(文本型)
用于存放字符的数据类型，占用2个字节，采用unicode编码，它的前128字节编码与ASCII兼容。字符的存储范围在 \u0000~ \uFFFF（0~65535），在定义字符型的数据时候要注意加' '，比如 '1'表示字符'1'而不是数值1，char c = ' 1 ';我们试着输出c看看，System.out.println(c);结果就是1，而如果我们这样输出呢System.out.println(c+0);
结果却变成了49。
1.2、浮点型
带小数的数据在Java中称为浮点型，浮点型可分为：
float类型（单精度类型），如float a = 0.1f;
double类型（双精度类型），如double b = 0.1d;（d可省略）
java浮点类型常量可以有两种表示形式：
十进制形式：314.0
科学计数法形式：3.14e2
3.14e2（科学计数法形式）= 3.14*102 = 314.0（十进制形式）
java中存储浮点数是根据IEEE，存储位数是由符号、指数和尾数组成。
| 浮点类型 | 长度(bit) | 符号位数(0正1负) | 指数位数(bit) | 尾数(bit) | 指数偏移 |
|---|---|---|---|---|---|
| float | 32 | 1 | 8 | 23 | 127 |
| double | 64 | 1 | 11 | 52 | 1023 |
指数位说明：
由于float的指数位为8位，所以如果所有位为0的话，可以表示成0，如果所有位都是1的话，可以表示为255，但是指数也有正负之分，根据指数偏移127，则指数的范围现在变为-127 ~ 128（0-127 ~ 255-127）。这也就是为撒float型的数值取值范围是-2128~2128 即±3.403E38。
案例
假设我们现在存储一个浮点数6.25，先把6.25转为成二进制
最后转换为110.01，然后转换为科学计数法：1.1001 * 102，即小数点左移2位，因为所有的小数转换后开头都是1（也就是1.***），所以1为隐藏位，无需存储，最后尾数为1001，指数为2（由于指数便宜127），得到最终指数为129，因此最终6.25的存储结果为：0 10000001 10010000000000000000000
补充：在我们计算尾数的时候，如果碰到乘以2取整法最后乘不尽，那么算到最后一位就停止，剩下的不会存储，这也就是臭名昭著的浮点数精度问题，所以在使用的时候一定要注意，如果对结果有精度要求的还是要使用BigDecimal。
2、原码、反码、补码
2.1、机器数
一个数在计算机中的二进制表示形式叫做这个数的机器数。
机器数是带符号的，在计算机中用一个数的最高位存放符号，正数为0，负数为1.
比如，十进制中的数3，计算机字长为8位，转换成二进制就是00000011，如果是-3，就是10000011，那么这里的00000011和10000011就是机器数。
2.2、真值
因为第一位是符号位，所以机器数的形式值就不等于真正的数值。例如上面的有符号数10000011，其最高位1代表负数，其真正数值是-3，而不是形式值131.所以为区别起见，将带符号位的机器数对应的真正数值称为机器数的真值。
例： 0000 0001的真值是 +000 0001 = +1, 1000 0001的真值是 -000 0001 = -1.
下面让我们来探索一下为何机器要使用补码。
2.3、原码
原码就是符号位加上真值的绝对值，即用第一位表示符号，其余位表示值。比如如果是8位二进制：
[+1]原 = 0000 0001
[-1]原 = 1000 0001
因为第一位是符号位，所以8位二进制数的取值范围就是： 1111 1111 ~0111 1111 = -127~127
2.4、反码
反码的表示方法是：
正数的反码是其本身；
负数反码是在其原码的基础上，符号位不变，其余各位取反。
案例：
[+1] = [0000 0001]原 = [0000 0001]反
[-1] = [1000 0001]原 = [1111 1110]反
2.5、补码
补码的表示法是：
正数的补码就是其本身；
负数的补码是在其原码的基础上，符号位不变，其余各位取反，最后+1（即在反码的基础上+1）.
[+1] = [0000 0001]原 = [0000 0001]反 = [0000 0001]补
[-1] = [1000 0001]原 = [1111 1110]反 = [1111 1111]补
2.6、为什么机器要使用补码
因为人脑可以知道第一位是符号位，在计算的时候我们会根据符号位，选择对真值区域的加减。但是对于计算机，加减乘除已经是最基础的运算，要设计的尽量简单。计算机辨别"符号位"显然会让计算机的基础电路设计变得十分复杂！于是人们想出了将符号位也参与运算的方法。
根据运算法则减去一个正数等于加上一个负数，即1-1 = 1+（-1） = 0，所以机器可以只有加法而没有减法，这样计算机运算的设计就简单了。
于是人们开始探索将符号位也参与运算，并且只保留加法的方法，首先来看原码：计算十进制表达式1-1=0；为了解决原码做减法的问题，出现了反码：
1-1=1+（-1）=[0000 0001]原 + [1000 0001]原 = [0000 0001]反 + [1111 1110]反 = [1111 1111]反 = [1000 0000]原 = -0
发现用反码计算减法，结果的真值部分是正确的，而唯一的问题其实就出现在"0"这个特殊的数值上，但是0带符号是没有任何意义的，而且会有[0000 0000]原 和 [1000 0000]原 两个编码表示0.
于是补码的出现，解决了0的符号以及两个编码的问题。
1-1 = 1 + (-1) = [0000 0001]原 + [1000 0001]原 = [0000 0001]反 + [1111 1110]反 = [0000 0001]补 + [1111 1111]补 = [0000 0000]补 = [0000 0000]原
这样0用[0000 0000]表示，而以前出现问题的-0则不存在了，而且可以用[1000 0000]表示 -128。
(-1) + (-127) = [1000 0001]原 + [1111 1111]原 = [1111 1110]反 + [1000 0000]反 = [1111 1111]补 + [1000 0001]补 = [10000 0000]补
但是需要注意的是-128实际上是使用以前-0的补码来表示，所以-128并没有原码和反码表示。
3、java的位运算
3.1、与运算符&
其使用规律是：两个操作数中位都为1，结果才为1，否则结果位0。
案例：128&29
3.2、或运算符|
其使用规律如是：两个位只要有一个位为1，其结果为1，否则结果为0。
案例：128 | 129
3.3、取反/非运算符~
其运算规律是：如果位为0，其结果为1，否则结果为1。
案例：~2
案例：~-2
3.4、异或运算符^
其运算规律是：两个操作数的位中，相同结构为0，不同结果为1。
案例：15^2
3.5、移位运算符
3.5.1、左移运算符<<
其运算规则如下：
按二进制形式把所有的数字向左移动对应的位置，高位移出（舍弃，注意：符号位不变），低位的空位补0。（即当左移的运算数是int类型，没移动1位，它的第31位就要被移出并且丢弃，double和float不能进行移位运算。byte和short移位时，会自动把类型扩大位int型）。
如果移动的位数超过了该类型最大位置，那么编译器会对移动的位数取模。（如对int类型移动32位，相当于移动了0位，移动33位，相当于移动了1位）。
数学意义：在数字没有溢出的前提下，对于正数和负数，左移一位，相当于乘以2的1次方，左移n位就相当于乘以2的n次方。
案例：3<<2 (3是int类型)
3.5.2、右移运算符>>
其运算规律如下：
按二进制的形式把所有的数字向右移动对应的位数，低位移出（舍弃），高位的空位补符号位（即正数补0，负数补1）。
当右移的运算数是byte和short类型时，将自动把这些类型扩大为int型。
数学意义：右移一位相当于除以2的1次方，右移n位相当于除以2的n次方，且结果取整。
案例：11>>2（11是int类型）
3.5.3、无符号右移运算符>>>
无符号右移规则和右移规则是一样的，只是填充时不管左边的数字是正数还是负数都用0来填充，无符号右移运算只针对负数计算，因为对于正数来说这种运算没有意义。
无符号右移的规则只需要记住一点：忽略符号位扩展，0补最高位。
无符号右移只对32位和64位的值有意义。
