Java基础（一）——基础语法冷知识

这篇文章不是面面俱到的基础知识集合，只是我个人的学习笔记。说人话就是：这篇文章是JavaSE基础知识全解的真子集，并不适合完全初学的小伙伴。且以下所有内容仅代表个人观点，不一定正确。欢迎辩证~

版本	说明	发布日期
1.0	发布文章第一版	2020-10-24

概述

• 本篇文章只罗列了我所知道的，基本不涉及类知识的一些不太容易被人知晓的冷知识。不过其实这些知识大多对生产没有太大用处。但是说不定哪天这些东西会帮助自己避坑呢？

在编程之前

为什么需要配置环境变量？

exe和路径的爱恨情仇

• Windows执行可执行文件时，只能识别当前目录下的exe文件，而javac和java这两个可执行文件，都在jdk\bin中。我们当然不能把所有.java文件都扔到这个目录里面去执行，这时候就需要用到path环境变量。

环境变量path的作用

• path环境变量让Windows执行exe之前，先去path变量中从上到下（win7是从前到后）遍历，如果其中存在对应的exe，则可以直接执行。
• 正因为如此，我们才需要把jdk\bin目录加入到path环境变量中

自己定义环境变量并引用

• 而为了方便今后jdk路径变更以及Java EE的使用，我们又将jdk的路径单独设置一个环境变量JAVA_HOME，然后path中填写$JAV{A}_{H}OME$\bin就完事儿了。以后如果要变更路径，去改JAVA_HOME就行啦。
• PS：java11之后不需要配置classpath了。

基础语法

基本数据类型中的冷知识（基于64位系统）

基本数据类型与内存的纠缠

• 或许大家知道基本数据类型存储在栈区中，数组和引用数据类型存储在堆区中。但是大家可能容易忽略一个小细节。

int a = 1;
int b = 1;

• 上面这行代码，a和b使用的是同一块内存空间。什么意思呢？看下图：
  
• 像"1"这样的基本数据类型的值，我们称为直接量。int b = 1;时，会先查找栈中是否存在直接量"1"，如果找到了，那么直接使用这个直接量。
• 所以真正存储在栈区中的其实是直接量，相同的直接量，不会重复占用多个内存空间，这就是上面代码a和b使用同一地址的原因。而不同的值会被分配到不同的地址去，所以如果a=1、b=2，那么他们的地址又是不同的。
• 不同类型的相同值，也是会被分配到不同地址，很好理解嘛，因为他们需要的内存大小都不一样嘛。比如1.0和1.0F，他们的在栈中的地址是不一样的。
• 尽管这个特性看起来很像是“引用”，但是我们需要避免这样去称呼他们。因为“引用”指的是利用栈区中的内存地址，指向堆区中的数据。

整数变量的赋值

• 我们都知道byte a = 1000; short b = 1000000之类的赋值会报错：不兼容的数据类型，从int到byte(short)，因为byte和short太小了。
• 但你们知道int a = 9999999998会报什么错么？不兼容的数据类型？并不是，报错的内容是：整数太大。
• 这是为什么呢？因为在不加任何符号的情况下，1000、1000000、9999999998这些数字都是分配了4个字节的内存进行存储，并且类型为int。而某清华学子说过，我们小学二年级就学过int最大的表示范围大概是25亿，显然9999999998大于了这个数字。
• 所以我们才需要使用int a = 9999999998L来解决这个问题。
• 说到这儿，就像顺道说一下，浮点数（例如1.0）的默认类型是double，不是float哟~所以float b = 1.0F才能正确给float赋值哟~~~~

强转，不强转？

• 看了上面两小节之后，细的朋，哦不，细心的朋友们就要问了：byte a = 1;为什么不报错？float b = 1.0;为什么报错？
• 这个问题我也只知道一个很浅显的答案：对于byte范围内的值，JVM会自动将int(例如1)处理为byte，所以前者不报错。而JVM表示并不想把doule处理成float，即使这个值在float的表示范围内。
• 底层原因的话，猜测一下？可能是因为float和double是科学技术法表示的，转起会恶心到JVM？望有大佬能够明确一下答案。

1.0和1.1的爱恨情仇

• 我画你猜，a和b那个是true？那个是false？：

boolean a = 1.0F == 1.0;
boolean b = 1.1F == 1.1;

• 答案是，a真b假。
• 哦哟，搞啥子哦？为啥子喃？简单说一说：因为float和double都是近似值，并且精度不同，所以同样是1.1，他们真实的值都有误差，并且误差程度不同，自然值就不同啦~而1.0之所以相同，纯粹是巧合，因为刚好float和double都能精确表示1.0。
• 也就是说，99.9%的情况，float和double都是没法相等的。不信的话，给你们个网址，自己试一试浮点数的误差会有多大：https://www.h-schmidt.net/FloatConverter/IEEE754.html

==？

• 某清华学子说，我们小学2年级都学过：==比较的是地址，equals通常比较的是具体的内容（具体得看重写的方法是怎么写的）。
• 这句话莫得毛病，但是点小有问题：基本数据类型的==比较，比的是数值；而引用类型比的是地址。不然为什么1.0 == 1.0F是true呢？是吧，哈哈哈。

boolean类型有多大？

• 这个问题标准答案是：没有答案。对，就是这样，因为JAVA官方没有指明一个boolean占多大内存。但是大众普遍认为大小是1个字节，也不能算错吧。但更合理的猜测，不应该是一个bit么？哈哈。

自动类型转换的一个小知识

• 我们都知道，自动类型转换遵从小转大的原则。但是你知道么，这个小转大，并不是完全指内存的大小。比如最特殊的一个：long类型可以自动转换为float类型。
• 又有小老弟懵逼了，其实原因很简单。long类型表示的范围是$-2^{63}$至$2^{63}-1$。而float的表示范围大概是$\pm10^{38} \approx \pm2^{114}$。明显float能表示的数字更大，所以能够自动转换。当然，自动转换之后，也不可避免地会产生严重的误差。

强制类型转换如何取舍地？

• byte a = 128;的结果是多少呢？这就要涉及到强转的数值取舍了。小学二年级的时候都学过，128转换为二进制为：0000 0000 1000 0000。
• 因为byte类型就1个字节，所以强转之后，肯定需要舍弃一半。java在进行强制转换时，舍弃的是高位部分，所以a的值最终为：1000 0000。也就是-128。

变量初始值

• 以前一直以为基本数据类型始终会有一个初始值，后来试了试，结果试试就逝世。
• 直接上结论吧
  • 类成员变量（包括静态的），无论是基础数据类型还是引用数据类型，在不初始化的情况下都有初始值。基本数据类型除了char，其他的初始值都是0（或者0.0）。char类型初始值是’’。而引用数据类型初始值统一为null。
  • 而方法中的局部变量，不论是基本数据类型，还是引用类型，只要不初始化，直接编译就报错。
• 也就是说，下面这段代码，打印结果是0。如果把te.wa换成age，则直接编译报错。

public class VarTest {
    
    
	int wa;
	public static void main(String[] args) {
    
    
		int age;
		VarTest te = new VarTest();
		System.out.println(te.wa);
	}
}

运算符中的冷知识

除以一个0.0试试

• 小学二年级就学过，java中除以0会报arithmeticExcetption。
• 那大家知不知道java能否除以0.0呢？答案是可以说可以，也可以说不可以~
• 例如：5 / 0.0的结果是infinity；0 / 0.0的结果是NaN。显然都不是一个正常的数字，所以我们肯定也不应该去除以0.0的哈。

赋值运算本身也会返回一个值

• 什么意思呢？其实很（没）简（有）单（用）。举个栗子：

int a, b;
a = b = 3;

• 这段代码执行完之后，a和b都被赋值为了3。因为b = 3这个表达式的结果是3。

运算结果的类型

• 小伙伴们觉得下面这段代码执行完后，a等于多少？

byte a = 10;
a = a + 2;

• 结果等于：报错~哈哈哈，想不到吧。其实这是JAVA编译器自动进行了优化处理。因为byte的运算（算术运算、移位运算等）的计算结果被编译器自动转换为了int。而int赋值给byte很显然是会报错的。
• 所以当我们真的想写这样一段逻辑的话，需要使用如下写法：

byte a = 10;
a = (byte)(a + 2);

• 或者！还可以如下：

byte a = 10;
a += 2;

• 这就很骚了，原来a += 2;等价的不是a = a + 2;，而是a = (byte)(a + 2);。
• 同理，不光是+、也不光是short会有这种优化。可以自行尝试一下其他地方是否也有如此特性。

如何高效（装逼）地运算i*4？

• 大家都知道java中的位运算效率是最高的。因为计算机底层就是二进制，如果直接对二进制进行操作，java不需要再费精力去将变量与二进制进行转换。
• 所以要高效地运算，最好的方法就是采用位运算。而移位运算符刚好就具备倍乘、倍除的特性。
• byte类型的9，二进制为0000 1001。左移一位，变为0001 0010，值为18。不用怀疑，就是二倍。同理，右移一位0000 0100，值为4。也不用怀疑，就是整数/2的结果。
• 所以的所以，如何高效运算i*4？答案是i = i << 2;。
• 当然，我劝大家可别在实际开发中这样写，坏处很明显：容易被打…好吧，其实是可读性太低。并且如果除符号位的最高位是1，左移之后的结果就很迷了。综上，无用知识+1~

流程控制中的冷知识

for( ; ; ){}

• for( ; ; ){}语句可以正常运行，结果是无限循环。

switch的default的穿透与短途效应（自己取的名字哈哈）

• 这个不算冷门吧，但switch确实用得太少了，导致这个问题之前并不知道。
• 众所周知，switch售价2000元…说岔了，众所周知，switch有一个default，用于匹配默认情况。但其实这句描述稍微有点问题，因为default匹配的其实不是默认情况，而是所有情况。什么意思呢？拿下面的例子说明：

int a = 1;
switch(a){
    
    
    default:
        System.out.print("default");
    case 1:
        System.out.print("1");
}

• 上面这行代码执行结果是打印"default1"，也就是说如果default在前面，后面就算有真正匹配的case，也会匹配进入default。这一点我就姑且称之为短途效应吧~（名字取得好，逼格少不了）
• 至于穿透效应，其实就是带不带break;的问题。这里我就只是想说明一下，default语句块如果放到前面，也是需要考虑带不带break的。
• 不过，说了这么多，有谁会在default后面写case呢？（无用知识+1）