【软件构造】课件精译（五）数据类型与类型检验

前言

因为最近开始继续做项目了，课余时间比较紧张。第一篇的前言虽然说要选重要部分翻译，但事实上目前为止几乎是全部翻译，所以以后的内容可能会写的敷衍一些，排版标 也会比较简单，挑一些个人感觉有价值的东西放上来，还请见谅。

本章说明

从这一章起，课程正式以Java为编程语言讲解一切软件开发的具体事项，不再是前几章那样的软件构造理论。本章还是以Java语法为主，但是值得注意或者易混淆的地方还是很多。
本章的题目是“数据类型与类型检验”，涉及数据类型、静态和动态类型检测、易变性和易变对象、不变形和类似于C++ STL的一些Java类和Collections。总的来说都是数据类型方便的内容。

正文

一、编程语言中的数据类型

类型与变量
类型是一组值，以及可以对这些值执行的操作。在Java中分为基本数据类型和对象数据，通常基本数据类型小写开始，对象数据类型大写开始。
对于基本数据类型，按照值来区分，而对象数据类型则不是，即使值相同也未必相等，就像String不能用双等 ，而需要用.equal来判断是否相等。
对象类型的层级关系
基本数据类型的包装类
Boolean, Integer, Short, Long, Character, Float, Double
实际上就是把基本数据类型封装为对象，但尽可能少用。另外在使用一些像List这样类时，不允许List，需要List list = new ArrayList();
在这个过程，list.add(1)会被自动转换为list.add(Integer.valueOf(1))，会降低效率。
操作
重载运算符和操作
（重载在之后的章节会具体讨论

二、静态、动态数据类型

Java是一个静态数据类型语言，在编译时需要知道所有变量的类型，编译器可以推断所有表达式的 类型。相对而言的Python就是动态数据类型语言，变量的类型在运行过程是可以变化的。

三、类型检查

静态检查和动态检查
静态类型检测是在程序运行前，比如IDE就可以做这样的工作，动态类型检测是在代码运行过程中。
类型不匹配
类型转换
静态检查
动态检查
例如除以零、索引越界、空对象（类似C语言的空指针）
很多变量的值只有运行时才知道，这就需要用到动态检查。
基本数据类型不是真正的数字

四、可变性与不可变性

赋值
改变变量和改变它的值
简单的说前者是改变变量的指向，比如test = new ArraryList()就是将这个类指向了堆上新的位置，而test.add(“Good”)就是在修改它的值。用课件上的话来说，“对变量赋值是在改变变 量的指向，指向不同的值 ”，“改变可变变量的内容时 ，是在改变变量内部内容的引用 ”。
不变性
final关键字对不可变引用提供了静态检查的支持，建议利用final来声明方法的参数和局部变量。
final class表示它不能被继承，final method表示它不能被重写。
不可变的对象：一旦创建，总是表示相同值。
可变的对象：它们的方法可以修改对象的值。
String
String是一个不可变类，总是表示相同的值，而像字符串连接或者重新赋值这样的操作，事实上是修改了其指向。

五、关系快照图（Snapshot diagram ）

关系快照图描述了程序运行过程中的内部状态，例如栈（包括上面的方法和变量）、堆（存在的对象）
通常对象被圈起来，而原始类型直接指过去，如图：

六、复杂数据类型：Arrays和Collections

Array
int[] a = new int[100];
操作：索引、赋值、求长度（.length）
List
List list = new ArrayList();
操作：get，set，size
注意：List是一个接口，并且其成员必须是对象数据类型。
迭代
Set
集合类似于数学里的集合，无序，不可重复。
常用方法有：contain，containsAll（判断是不是子集），removeAll（从一个集合中删除一个集合）
同样，Set也是一个抽象接口。
Map
常用方法：put，get，containsKey，remove
Map也是一个抽象接口，常用的有HashMap。
通过Array构建list
Arrays.asList(new String[] { “a”, “b”, “c” })
声明List，Set和Map变量
当添加一个item时 ，编译器执行静态检查，确保只添加合适类型的item。
创建List，Set和Map变量
List，Set和Map作为接口， 定义了类型的工作方式，但不提供实现代码。 所以用户有权在不同情况下选择不同的实现。
一些实现：
List: ArrayList and LinkedList
Set: HashSet
Map: HashMap

Java Collection

七、有用的不可变类型

基本数据类型和其包装类都是不可变的。对于List、Set、Map都是可变数据类型。不过Collections具有获取这些可变集合的不可修改视图的方法：
Collections.unmodifiableList Collections.unmodifiableSet Collections.unmodifiableMap
使用举例：

八、空引用

初始数据类型不能赋值为null，注意在String类型中，null不等同与空字符串。
另外，非空的collection可以包含null值：

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