Освой Java играючи

Сайт Александра Климова

Шкодим

/* Моя кошка замечательно разбирается в программировании. Стоит мне объяснить проблему ей - и все становится ясно. */
John Robbins, Debugging Applications, Microsoft Press, 2000

Типы

Целочисленные типы
Как сконвертировать строку или CharSequence в int?
Как сконвертировать число в строку?
Добавить ведущие нули
Типы с плавающей точкой
Символы (тип char)
Булевы значения
Приведение типов

Вселенная Java состоит из трёх субстанций: примитивы, объекты и коты. Про последних в документации ничего не говорится, поэтому их рассматривать не будем, но они существуют!

Примитивные типы Java не являются объектами. К ним относятся:

  • boolean - булев тип, может иметь значения true или false
  • byte - 8-разрядное целое число
  • short - 16-разрядное целое число
  • int - 32-разрядное целое число
  • long - 64-разрядное целое число
  • char - 16-разрядное беззнаковое целое, представляющее собой символ UTF-16 (буквы и цифры)
  • float - 32-разрядное число в формате IEEE 754 с плавающей точкой
  • double - 64-разрядное число в формате IEEE 754 с плавающей точкой

Примитивный в данном случае не оскорбление, а просто даёт понять, что речь идёт о простом типе, который не умеет прыгать, спать или мяукать. Да что он вообще умеет? Ой, всё.

Простые числовые типы

ТипРазрядностьMINMAX
byte8 бит-128127
short16 бит-3276832767
int32 бит-21474836482147483647
long64 бит-92233720368547758089223372036854775807
float32 бит-3.4E+383.4E+38
double64 бит-1.7E+3081.7E+308

Целочисленные типы

Java определяет четыре целочисленных типа: byte, short, int, long. Они могут быть положительными и отрицательными (Java не поддерживает только положительные значения без знака, как некоторые языки программирования).

Тип byte

Наименьший по размеру целочисленный тип - byte. Это 8-битовый тип с диапазоном допустимых значений от -128 до 127. Переменные типа byte часто используются при работе с потоком данных из сети или файла, а также при работе с необработанными двоичными данными или в массивах для экономии памяти.

Объявить переменную типа byte можно следующим образом:


byte c, a, t; // объявили сразу три переменные

В арифметических выражениях с переменными типа short вычисления выполняются как с типом int, т.е. с помощью 32-битовой арифметики, а полученный результат будет 32-битовым. Смотри пример с short.

Строку с числом перевести в данный тип можно через метод parseByte(String):


byte x = Byte.parseByte("100");

Класс Byte является оболочкой для данного типа. Без необходимости не используйте в Android класс Byte.

Тип short

Тип short - 16-битовый тип в диапазоне от -32768 до 32767. Используется очень редко.


short m;

В арифметических выражениях с переменными типа short вычисления выполняются как с типом int, т.е. с помощью 32-битовой арифметики, а полученный результат будет 32-битовым. Например, такой код не пройдёт.


// накорми кота
short fishNumber = 3; // три рыбки
short beefNumber = 2; // два кусочка говядины
short breakfast = 0;
breakfast = fishNumber + beefNumber; // завтрак чемпиона

Java будет ругаться на последнюю строчку, так как итоговый результат не может быть short. Как вариант, вам нужно преобразовать результат снова в 16-битовое число.


breakfast = (short) (fishNumber + beefNumber); // завтрак чемпиона

Это называется приведением чисел.

Явно перевести строку с числом в тип short можно через метод parseShort(String):


short x = Short.parseShort("100");

Класс Short является оболочкой для данного типа. Без необходимости не используйте в Android класс Short.

Тип int

Целые числа, представленные типом int, являются самым распространённым типом в программе, с которым вы будете работать. Поэтому нужно хорошенько изучить его и узнать его достоинства и ограничения. Это 32-битовый тип, имеющий диапазон допустимых значений от -2147483648 до 2147483647 (около двух миллиардов). Этого числа вполне достаточно, чтобы посчитать всех котов на свете. Часто используется в циклах, индексировании массивов, хотя может показаться, что для небольших операций в цикле и массивах проще использовать short или byte. Нужно запомнить, что тип int эффективен в этих случаях из-за особенностей структуры вычислительных процессоров. Просто примите на веру.

Сказка про тип int

Зададим себе вопрос, насколько большим может быть целое число типа int?

Напишем простую программу, где будем умножать переменную саму на себя. Для начала присвоим ей значение 2, а дальше строчка за строчкой будем выводить результат. Результаты будем отдавать коту учёному LogCat. Весь код поместим в обработчик события щелчка на кнопке нашей учебной программы, а первую строчку поместим выше её.


final String TAG = "ExpressCourse";

public void onClick(View view) {
    int x = 3;
    Log.i(TAG, Integer.toString(x));
    x *= x;
    Log.i(TAG, Integer.toString(x));
    x *= x;
    Log.i(TAG, Integer.toString(x));
    x *= x;
    Log.i(TAG, Integer.toString(x));
    x *= x;
    Log.i(TAG, Integer.toString(x));
    x *= x;
    Log.i(TAG, Integer.toString(x));
    x *= x;
    Log.i(TAG, Integer.toString(x));
    x *= x;
    Log.i(TAG, Integer.toString(x));
    x *= x;
    Log.i(TAG, Integer.toString(x));
}

Запустите программу и нажмите кнопку. В нижней части студии откройте панель Android Monitor и в ней вкладку logcat. Настройте его фильтр, чтобы отображались только наши сообщения. В результате мы получим такую картину:

2
4
16
256
65536
0
0
0
0

Странные результаты типа Integer

Что за бред, скажете вы. Когда мы умножаем 65536 на себя, то получаем 0 (Только не говорите об этом учительнице по математике). А потом, естественно, программа умножает 0 на 0 и продолжает выводить результаты.

Вы ещё больше удивитесь, если в качестве начального значения возьмёте число 3. На этот раз вы сможете получить даже отрицательные значения.

3
9
81
6561
43046721
-501334399
2038349057
-1970898431
120648705

Проверьте самостоятельно. Если вы и это попытаетесь доказать учительнице, то исключение из учебного заведения вам гарантировано.

Деление целочисленных чисел

Запомните, что при делении целочисленных чисел остаток отбрасывается. Поэтому следующие примеры вернут один и тот же результат. Бедная учительница, её увезут в психушку.


6 / 3 = 2
7 / 3 = 2
8 / 3 = 2
9 / 3 = 3

На ноль делить нельзя, увидите ошибку.

Если нужен узнать остаток от деления, то используйте оператор % (оператор деления по модулю).


Log.d(TAG, "Остаток 6 % 3: " + 6 % 3); // 0
Log.d(TAG, "Остаток 7 % 3: " + 7 % 3); // 1
Log.d(TAG, "Остаток 8 % 3: " + 8 % 3); // 2
Log.d(TAG, "Остаток 9 % 3: " + 9 % 3); // 0

Класс Integer является оболочкой для данного типа. Без необходимости не используйте в Android класс Integer. Для сравнения: тип int занимает 4 байт памяти, а Integer - 16 байт.

Также есть специальный класс BigInteger для проведения арифметических действий повышенной точности (финансовые расчёты).

В Java 7 можно использовать знак подчёркивания для удобства. Например, так:


int myInt = 1_000_000; // миллион

Компилятор не обращает внимания на эти знаки, а человеку проще понять, что ему предлагают миллион или миллиард. В Android относительно недавно появилась полноценная поддержка Java 7 и вам в настройках нужно указать новую версию компилятора.

Этот приём относится не только к int, но и к другим типам чисел.

Как сконвертировать строку или CharSequence в int?


String mString = "42"; // строка
int mInt = Integer.parseInt(mString);

Если у вас тип CharSequence, то его можно сконвертировать сначала в строку при помощи метода toString(), а потом в int.

Метод parseInt() предпочтительнее метода valueOf():


int number;
// плохой вариант
number2 = Integer.valueOf("1");

// отличный вариант
number = Integer.parseInt("1"); 

Как сконвертировать число в строку?

Если сложить число и строку, то Java автоматически конвертирует число в строку. Пользуясь этим свойством, программисты часто прибавляют к числу пустую строку. Но лучше использовать метод valueOf():


int number = 1;
// плохой вариант
String numberString = "" + number;

// отличный вариант
String numberString = String.valueOf(number);

Добавить ведущие нули

Если мы хотим получить строку из числа, добавим при этом несколько нулей вначале, то поможет метод format(), только учитывайте число цифр в самом числе.


int givenNumber = 777;
String formattedNumber = String.format("%06d", givenNumber);
System.out.println("Число с ведущими нулями: " + formattedNumber);

//
Число с ведущими нулями: 000777

Тип long

Тип long - это 64-битный тип со знаком, используемый в тех случаях, когда используется очень большое значение, которое не способен хранить тип int. Например, чтобы вычислить расстояние, которое прошёл солнечный луч от солнца до зеркала, превратившись в солнечного зайчика, за которым безуспешно охотится котёнок, вам понадобится именно этот тип.

Можно использовать символы l или L для обозначения числа типа long. Рекомендую использовать заглавную букву, чтобы избежать возможной путаницы. Например, напишем пример:


// сколько ночей в арабских сказках?
long night = 101l;
System.out.println(night);

Запустив пример, вы увидите ответ 101. Почему так получилось? А потому что последний символ - это не единица, а символ l. Присмотритесь внимательнее. Если бы мы написали long night = 101L, то не ломали бы голову себе.

Конвертируем строку в данный тип.


long x = Long.parseLong("100");

Класс Long является оболочкой для данного типа. Без необходимости не используйте в Android класс Long.

Типы с плавающей точкой

Числа с плавающей точкой (иногда их называют действительными числами) применяются при вычислении выражений, в которых требуется точность до десятичного знака. Например, это может быть вычисление квадратного корня, значений синуса, косинуса и т.п. Существует два типа с плавающей точкой: float и double, которые представляют числа одинарной и двойной точности.

Тип float

Тип float определяет значение одинарной точности, которое занимает 32 бит. Переменные данного типа удобны, когда требуется дробная часть без особой точности, например, для денежных сумм.

Рекомендуется добавлять символ F или f для обозначения этого типа, иначе число будет считаться типом double.


float tugrik = 11.6F;

Конвертируем из строки.


float x = Float.parseFloat("19.95");

Класс Float является оболочкой для данного типа. Без необходимости не используйте в Android класс Float.

Также есть специальный класс BigDecimal для проведения арифметических действий повышенной точности (финансовые расчёты).

Тип double

Тип double обеспечивает двойную точность, что видно из его названия (double - двойная). Занимает 64 бит для хранения значений. Многие математические функции возвращают значения типа double. Кстати, современные процессоры оптимизированы под вычисления значений двойной точности, поэтому они предпочтительнее, чем тип float.


double pi, r, a;
pi = 3.1416; // приблизительное значение числа π
r = 5.5; // радиус окружности
a = pi * r * r; // вычисляем площадь окружности

Тип double содержит не только числа, но и слова. Сейчас вам докажу. Разделим число типа double на ноль. Ошибки не произойдёт.


double positive_infinity = 12.0 / 0;
System.out.println(positive_infinity);

Пример вернёт значение Infinity (Бесконечность). Если разделить отрицательное число на ноль, то вернётся -Infinity.

А что произойдёт, если сложить две бесконечности? Если рассуждать логически, то сломается интернет, наступит конец света или можно вызвать Волдеморта. Я долго не решался, но потом набрался храбрости и попробовал.


double positive_infinity = 12.0 / 0;
double negative_infinity = -15.0 / 0;
mInfoTextView.setText(String.valueOf(positive_infinity + negative_infinity));

Вернулось ещё одно слово - NaN. Что это вообще? Может должно вернуться Nyan - ну вы знаете, это странный котик, который летит бесконечно в космосе, оставляя за собой шлейф из радуги.

Умножать две бесконечности я побоялся. И вам не советую.

Класс Double является оболочкой для данного типа. Без необходимости не используйте в Android класс Double.

Конвертация строки в double

Есть несколько вариантов.


// если строка null, то будет исключение NullPointerException
// если строка содержит неправильные данные, то будет исключение NumberFormatException
String s = "435.23";
Double d = Double.valueOf(s);

// возвращает не Double, а double (примитивный тип)
// выбрасывает аналогичные исключения
double x = Double.parseDouble("19.95"); 

// В Java 9 признан устаревшим. Не используйте и сейчас
String s = "135.360";
Double d = new Double(s);

// Через DecimalFormat
String s = "135.130";
try {
    DecimalFormat decimalFormat = new DecimalFormat("#");
    double d = decimalFormat.parse(s).doubleValue();
    System.out.println("Double value for 135.130 is " + d);
} catch (ParseException e) {
    e.printStackTrace();
}

Конвертация double в строку

При работе с числами double следует держать ухо востро. Рассмотрим пример конвертации трёх чисел.


double number1 = 120;
double number2 = 0.033;
double number3 = 0.000045158458;
System.out.println(String.valueOf(number1));
System.out.println(String.valueOf(number2));
System.out.println(String.valueOf(number3));

/*
System.out: 120.0
System.out: 0.033
System.out: 4.5158458E-5
*/

Первые два числа нормально преобразовались, а вот третье число преобразовалось в строку в странном виде (на самом деле это научное представление числа). И это может источником проблемы при передаче строки куда-нибудь, например, на сервер. Если сервер не ожидает от вас такой подлости, то будет генерировать ошибки из-за странной записи. Нужно найти другие способы конвертации.

Первый способ - используем String.format().


double number3 = 0.000045158458;
System.out.println(String.valueOf(number3));
System.out.println(String.format("%f", number3));
System.out.println(String.format("%.0f", number3));
System.out.println(String.format("%.12f", number3));

/*
System.out: 4.5158458E-5
System.out: 0.000045
System.out: 0
System.out: 0.000045158458
*/

Последний пример самый подходящий для нас, но вам нужно знать, сколько знаков идёт после десятичной точки. Остальные два пригодятся, если число можно округлить.

Второй способ - метод Double.toString(). У меня метод превратил число в "непонятную" строку. А у некоторых этот пример возвращал строку в нормальном виде. Не заслуживает доверия.


double number3 = 0.000045158458;
System.out.println(Double.toString(number3));

/*
System.out: 4.5158458E-5
*/

Третий способ - добавить пустую строку. В Android не помогло, хотя тоже утверждается, что у кого-то выводится в нормальном виде. Врут, наверное.


double number3 = 0.000045158458;
System.out.println(number3 + "");

/*
System.out: 4.5158458E-5
*/

Четвёртый экзотический способ, которым редко пользуются - DecimalFormat.


double number3 = 0.000045158458;
String pattern = "##.############";
DecimalFormat decimalFormat = new DecimalFormat(pattern);
System.out.println(decimalFormat.format(number3));

/*
System.out: 0.000045158458
*/

Символы (тип char)

Для хранения символов Java использует специальный тип char. Он отличается от типа char в языках C/C++, где представляет собой целочисленный тип с размером 8 бит. В Java для char используется кодировка Unicode и для хранения Unicode-символов используется 16 бит или 2 байта. Диапазон допустимых значений - от 0 до 65536 (отрицательных значений не существует).


char ch1, ch2, ch3;

ch1 = 67; // код переменной
ch2 = 'a'; // сам символ
ch3 = 116; // код переменной
mInfoTextView.setText("Слово из трёх букв: " + ch1 + ch2 + ch3);

Из примера выше видно, что переменной можно присвоить код символа или непосредственно сам символ, который следует окружить одинарными кавычками. Попробуйте запустить пример и посмотреть, какое слово получится из трёх указанных символов.

Не следует путать символ 'a' со строкой "a", состоящей из одного символа. На экране монитора они выглядят одинаково, но в программах ведут себя по разному.

Стандартные символы ASCII можно выводить сразу. Если нужно вывести специальный символ из Unicode, то можно воспользоваться шестнадцатеричным представлением кода в escape-последовательности - вы указываете обратную наклонную черту и четыре цифры после u. Например:


char myChar = '\u0054';

Хотя тип char используется для хранения Unicode-символов, его можно использовать как целочисленный тип, используя сложение или вычитание.


char ch1;
ch1 = 'x';
mInfoTextView.append("ch1 содержит " + ch1);
ch1++; // увеличим на единицу
mInfoTextView.append("ch1 содержит " + ch1);

В результате получим:


ch1 содержит x
ch1 содержит y

Если вы думаете, что увеличив значение переменной ch1 ещё на одну единицу, получите символ "й", то глубоко заблуждаетесь.

Чтобы узнать, какой символ содержится в значении переменной, заданной как int, можно воспользоваться двумя специальными методами из класса EncodingUtils:

Для стандартных символов ASCII:


int i = 67;
byte[] data = { (byte) i };
CharSequence strSymbol = EncodingUtils.getAsciiString(data);
mInfoTextView.setText(strSymbol);

Для расширенной таблицы символов:


int i = 379;
byte[] data = { (byte) i };
CharSequence strSymbol = EncodingUtils.getString(data, "windows-1251");
mInfoTextView.setText(strSymbol);

Методы работают со строками, но если мы используем строку из одного символа, то получим то, что нам нужно.

Класс Character

Класс Character является оболочкой вокруг типа char. Чтобы получить значение типа char, содержащее в объекте класса Character, вызовите метод charValue().

С классом Character редко имеют дело в Android, но помните, что класс содержит огромное количество констант и методов. Например, можно определить, является ли символ цифрой или буквой, или написан ли символ в нижнем или в верхнем регистре.

Булевы значения

Тип boolean предназначен для хранения логических значений и может принимать только одно из двух возможных значений: true или false. Данный тип всегда возвращается при использовании операторов сравнения (больше, меньше, равно, больше или равно, меньше или равно, не равно). Также он используется в управляющих операторах if и for.


boolean check;
check = true;

В отличие от реальной жизни, где вполне может состояться диалог:

- Кать, чай будешь?
- Да нет наверное

В компьютерной программе нужно чётко определиться - истина или ложь.

В операторах if используется укороченная запись при значении true:


if (check == true) ... // необязательный вариант
if (check) ... // укороченная запись

Java сам поймёт, что переменную check нужно сравнить с true.

Класс Boolean

Класс Boolean является оболочкой вокруг значений типа boolean. Чтобы получить значение типа boolean из объекта класса Boolean, используйте метод booleanValue(). Тип boolean использует 4 байт памяти, а Boolean - 16. Вывод понятен?

Ещё один совет, применимый ко всем типам. Допустим, нам нужно объявить 32 переменных типа boolean:


boolean mProperty1;
boolean mProperty2;
...
boolean mProperty32;

Умножаем 4 байта на 32 переменных и получаем 128 байт занятой памяти. А если объявим массив:


boolean[] mProperty = new boolean[32]

Считаем: 4 + 8 + 8 + 32 * 1 = 52. С учётом выравнивания памяти по 8 байт, получаем не 52, а 56. Всё равно меньше, чем в первом примере.

Конвертируем строку в булево значение.


Boolean booleanValue = Boolean.valueOf("true");
System.out.println(booleanValue);

Конвертируем булево значение в строку.


boolean boolenValue = true;

// первый способ
System.out.println(Boolean.toString(booleanValue));

// второй способ
System.out.println(String.valueOf(booleanValue));

Приведение типов

Когда мы производим какие-то действия с переменными, то нужно следить за типами. Нельзя умножать котов на футбольные мячи, это противоречит здравому смыслу. Также и с переменными. Если вы присваиваете переменной одного типа значение другого типа, то вспоминайте теорию. Например, вы без проблем можете присвоить значение типа int переменной типа long, так как все числа из диапазона типа int гарантировано помещаются в диапазон чисел long. В этом случае Java выполнит преобразование автоматически, вы даже ничего не заметите.

Представим обратную картину - мы хотим присвоить переменной типа byte значение типа double. Java не сможет автоматически выполнить ваше желание. Не все числа типа double могут стать числом типа byte. Но часть чисел может, например, число 9. В таком случае используется так называемое приведение типов, чтобы подсказать Java о допустимости операции.

Итак, автоматическое преобразование типов осуществляется, если оба типа совместимы и длина целевого типа больше длины исходного типа. В этом случае происходит преобразование с расширением. Вы всегда можете преобразовать любое число типа byte в число типа int. Такая операция произойдёт без вашего участия автоматически.

Таблица выглядит следующим образом.

Приведение типов

Сплошные линии обозначают преобразования, выполняемые без потери данных. Штриховые линии говорят о том, что при преобразовании может произойти потеря точности.

Типы целых чисел и чисел с плавающей точкой совместимы частично. Например, число 5 вполне может быть числом с плавающей точкой (5.0).

Совсем не совместимы, например, char и boolean.

С автоматическим приведением мы разобрались. Рассмотрим вариант, когда нужно преобразовать число типа int в число типа byte. Преобразование автоматически невозможно, поскольку byte меньше int. Но, например, число 99 вполне можно использовать и как int и как byte. В этом случае используется явное приведение типов, то есть преобразование из одного типа в другой (преобразование с сужением).

Выглядит это следующим образом:


int a;
byte b;
// какие-то операции с переменной 
b = (byte) a;

Как видите, вы в скобках указываете тип, к которому нужно явно привести переменную.

Существует ещё вариант приведения с усечением. Это когда число с плавающей точкой приводится к целочисленному типу. В этом случае отбрасывается дробная часть (хвост). Например, число 3.14 будет усечено до числа 3:


double a = 3.14;
byte b = (byte) a;

Если размер целочисленной части слишком велик для целочисленного типа, то значение будет уменьшено до результата деления по модулю на диапазон целевого типа.

Например, попробуйте преобразовать число 454.874 в тип byte:


byte b;
double d = 454.874;
b = (byte) d;
infoTextView.append("b равно " + b);

У меня вывелся удивительный результат: b равно -58.

Рассмотрим такой пример. Допустим у нас есть выражение, где промежуточное значение может выходить за пределы допустимого диапазона:


byte a = 44;
byte b = 55;
byte c = 101;
int d = a * b - c;

При умножении переменных a * b промежуточный результат вышел за пределы диапазона допустимых значений для типов byte. Java во время вычисления промежуточных результатов автоматически повышает тип каждого операнда до int и ошибки не происходит.

Это удобно, но может поставить в тупик в следующем примере:


byte b = 50;
b = b * 2;

С виду всё правильно. Если не слишком больше число типа byte, а итоговый результат тоже не выходит за диапазон допустимых значений. Но Java не позволит вам написать подобный код. Происходит следующее. Во время вычисления выражения тип операндов был автоматически повышен до int, как об этом говорилось выше. При этом тип результата тоже был повышен до int. Получается, что результат вычисления равен типу int, а мы пытаемся его присвоить переменной b, которая у нас объявлена как byte. И это несмотря на то, что итоговый результат может быть типом byte. Как же выйти из этого положения? Следует использовать явное приведение типов:


byte b = 50;
b = (byte) (b * 2);

Мы рассмотрели единичные примеры. Пора обобщить и запомнить несколько правил.

Типы всех значений byte, short, char повышаются до типа int, как это было рассмотрено выше.

Если один операнд имеет тип long, то тип всего выражения повышается до long.

Если один операнд имеет тип float, то тип всего выражения повышается до float.

Если один операнд имеет тип double, то тип всего выражения повышается до double.

Рассмотрим выражение:


byte b = 45;
char c = 'c';
short s = 1005;
int i = 700000;
float f = 4.55f;
double d = 1.456;
double result = (f * b) + (i / c) - (d * s);
mInfoTextView.append("d равно " + d);

В первом промежуточном выражении (f * b) тип переменной b повышается до float и промежуточный результат также становится float. В следующем выражении (i / c) тип у переменной c повышается до int и промежуточный результат также становится типом int. В выражении (d * s) тип переменной s повышается до double и промежуточное выражение также становится double. В результате у нас появились три промежуточные значения типов: float, int, double. При сложении float и int мы получаем float, затем при вычитании с использованием float и double тип повышается до double, который и становится окончательным типом результата выражения.

Реклама