Java 数据类型常见面试题总结

这篇文章绝对干货！文章涉及到的概念经常会被面试官拿来考察求职者的 Java 基础。

本篇采用大家比较喜欢的面试官问答的形式来展开。

基本数据类型

👨‍💻面试官 ： Java 中有哪 8 种基本数据类型？

🙋 我：Java 中有 8 种基本数据类型，分别为：

6 种数字类型：byte、short、int、long、float、double
1 种字符类型：char
1 种布尔型：boolean。

👨‍💻面试官 ：它们的默认值和占用的空间大小知道不？

🙋 我：这 8 种基本数据类型的默认值以及所占空间的大小如下：

基本类型	位数	字节	默认值
`int`	32	4	0
`short`	16	2	0
`long`	64	8	0L
`byte`	8	1	0
`char`	16	2	'u0000'
`float`	32	4	0f
`double`	64	8	0d
`boolean`	1		false

另外，对于 boolean，官方文档未明确定义，它依赖于 JVM 厂商的具体实现。逻辑上理解是占用 1 位，但是实际中会考虑计算机高效存储因素。

注意：

Java 里使用 long 类型的数据一定要在数值后面加上 L，否则将作为整型解析：
char a = 'h'char :单引号，String a = "hello" :双引号

包装类型

👨‍💻面试官 ：说说这 8 种基本数据类型对应的包装类型。

🙋 我：这八种基本类型都有对应的包装类分别为：Byte、Short、Integer、Long、Float、Double、Character、Boolean

👨‍💻面试官 ：那基本类型和包装类型有啥区别不？

🙋 我：

用途：除了定义一些常量和局部变量之外，我们在其他地方比如方法参数、对象属性中很少会使用基本类型来定义变量。并且，包装类型可用于泛型，而基本类型不可以。
存储方式：基本数据类型的局部变量存放在 Java 虚拟机栈中的局部变量表中，基本数据类型的成员变量（未被 static 修饰）存放在 Java 虚拟机的堆中。包装类型属于对象类型，我们知道几乎所有对象实例都存在于堆中。
占用空间：相比于包装类型（对象类型），基本数据类型占用的空间往往非常小。
默认值：成员变量包装类型不赋值就是 null ，而基本类型有默认值且不是 null。
比较方式：对于基本数据类型来说，== 比较的是值。对于包装数据类型来说，== 比较的是对象的内存地址。所有整型包装类对象之间值的比较，全部使用 equals() 方法。

为什么说是几乎所有对象实例都存在于堆中呢？ 这是因为 HotSpot 虚拟机引入了 JIT 优化之后，会对对象进行逃逸分析，如果发现某一个对象并没有逃逸到方法外部，那么就可能通过标量替换来实现栈上分配，而避免堆上分配内存

⚠️ 注意：基本数据类型存放在栈中是一个常见的误区！ 基本数据类型的成员变量如果没有被 static 修饰的话（不建议这么使用，应该要使用基本数据类型对应的包装类型），就存放在堆中。

class BasicTypeVar{
  private int x;
}

包装类型的常量池技术

👨‍💻面试官 ：包装类型的常量池技术了解么？

🙋 我： Java 基本类型的包装类的大部分都实现了常量池技术。

Byte,Short,Integer,Long 这 4 种包装类默认创建了数值 [-128，127] 的相应类型的缓存数据，Character 创建了数值在[0,127]范围的缓存数据，Boolean 直接返回 True Or False。

Integer 缓存源码：

/**
* 利用 IntegerCache 类实现了对指定范围内整数对象的缓存。
* 默认情况下，这个缓存范围是 -128 到 127（包含边界值）。
*/
public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
      return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}
private static class IntegerCache {
    static final int low = -128;
    static final int high;
    static final Integer cache[];
}

**Character**** 缓存源码:**

public static Character valueOf(char c) {
    if (c <= 127) { // must cache
      return CharacterCache.cache[(int)c];
    }
    return new Character(c);
}

private static class CharacterCache {
    private CharacterCache(){}

    static final Character cache[] = new Character[127 + 1];
    static {
        for (int i = 0; i < cache.length; i++)
            cache[i] = new Character((char)i);
    }
}

**Boolean**** 缓存源码：**

public static Boolean valueOf(boolean b) {
    return (b ? TRUE : FALSE);
}

如果超出对应范围仍然会去创建新的对象，缓存的范围区间的大小只是在性能和资源之间的权衡。

两种浮点数类型的包装类 Float,Double 并没有实现常量池技术。

Integer i1 = 33;
Integer i2 = 33;
System.out.println(i1 == i2);// 输出 true
Float i11 = 333f;
Float i22 = 333f;
System.out.println(i11 == i22);// 输出 false
Double i3 = 1.2;
Double i4 = 1.2;
System.out.println(i3 == i4);// 输出 false

下面我们来看一下问题。下面的代码的输出结果是 true 还是 flase 呢？

Integer i1 = 40;
Integer i2 = new Integer(40);
System.out.println(i1==i2);

Integer i1=40 这一行代码会发生装箱，也就是说这行代码等价于 Integer i1=Integer.valueOf(40) 。因此，i1 直接使用的是常量池中的对象。而Integer i2 = new Integer(40) 会直接创建新的对象。

因此，答案是 false 。你答对了吗？

记住：所有整型包装类对象之间值的比较，全部使用 equals 方法比较。

为什么要有包装类型？

👨‍💻面试官 ：为什么要有包装类型？

🙋 我：

Java 本身就是一门 OOP（面向对象编程）语言，对象可以说是 Java 的灵魂。

除了定义一些常量和局部变量之外，我们在其他地方比如方法参数、对象属性中很少会使用基本类型来定义变量。

为什么呢？

我举个例子，假如你有一个对象中的属性使用了基本类型，那这个属性就必然存在默认值了。这个逻辑不正确的！因为很多业务场景下，对象的某些属性没有赋值，我就希望它的值为 null。你给我默认赋个值，不是帮倒忙么？

另外，像泛型参数不能是基本类型。因为基本类型不是 Object 子类，应该用基本类型对应的包装类型代替。我们直接拿 JDK 中线程的代码举例。

Java 中的集合在定义类型的时候不能使用基本类型的。比如：

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
}

Map<Integer, Set<String>> map = new HashMap<>();

自动拆装箱

什么是自动拆装箱？原理？

👨‍💻面试官 ：什么是自动拆装箱？原理了解么？

🙋 我：

基本类型和包装类型之间的互转。举例：

Integer i = 10;  //装箱
int n = i;   //拆箱

上面这两行代码对应的字节码为：

   L1
    LINENUMBER 8 L1
    ALOAD 0
    BIPUSH 10
    INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer;
    PUTFIELD AutoBoxTest.i : Ljava/lang/Integer;
   L2
    LINENUMBER 9 L2
    ALOAD 0
    ALOAD 0
    GETFIELD AutoBoxTest.i : Ljava/lang/Integer;
    INVOKEVIRTUAL java/lang/Integer.intValue ()I
    PUTFIELD AutoBoxTest.n : I
    RETURN

从字节码中，我们发现装箱其实就是调用了包装类的valueOf()方法，拆箱其实就是调用了 xxxValue()方法。

因此，

Integer i = 10 等价于 Integer i = Integer.valueOf(10)
int n = i 等价于 int n = i.intValue();

自动拆箱引发的 NPE 问题

👨‍💻面试官 ：自动拆箱可能会引发 NPE 问题，遇到过类似的场景么？

🙋 我：

案例 1

在《阿里巴巴开发手册》上就有这样一条规定。

我们从上图可以看到，有一条是这样说的：“数据库的查询结果可能是 null，因为自动拆箱，用基本数据类型接收有 NPE 风险”。

我们来模拟一个实际的案例：

public class AutoBoxTest {
    @Test
    void  should_Throw_NullPointerException(){
        long id = getNum();
    }
    public Long getNum(){
        return null;
    }
}

运行代码之后，果然出现了 NPE 的问题。

为什么会这样呢? 我们对 AutoBoxTest.class 进行反编译查看其字节码（我更推荐使用 IDEA 插件 jclasslib 来查看类的字节码）。

javap -c AutoBoxTest.class

反编译后得到的 should_Throw_NullPointerException() 方法的字节码如下：

aload_0
invokevirtual #2 <AutoBoxTest.getNum>
invokevirtual #3 <java/lang/Long.longValue>
lstore_1
return

我们可以发现自动拆箱 Long -> long 的过程，不过是调用了 longValue() 方法罢了！

public long longValue() {
   return value;
}

也就是说下面两行的代码实际是等价的:

long id = getNum();
long id = getNum().longValue();

因为，getNum()返回的值为 null ，一个 null 值调用方法，当然会有 NPE 的问题了。

案例 2

通过上面的分析之后，我来考了一个不论是平时开发还是面试中都经常会碰到的一个问题：“三目运算符使用不当会导致诡异的 NPE 异常”。

请你回答下面的代码会有 NPE 问题出现吗？如果有 NPE 问题出现的话，原因是什么呢？你会怎么分析呢？

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer i = null;
        Boolean flag = false;
        System.out.println(flag ? 0 : i);
    }
}

答案是会有 NPE 问题出现的。

我们还是通过查看其字节码来搞懂背后的原理（这里借助了 IDEA 插件 jclasslib 来查看类字节码）。

从字节码中可以看出，22 行的位置发生了 拆箱操作 。

详细解释下就是：flag ? 0 : i 这行代码中，0 是基本数据类型 int，返回数据的时候 i 会被强制拆箱成 int 类型，由于 i 的值是 null，因此就抛出了 NPE 异常。

Integer i = null;
Boolean flag = false;
System.out.println(flag ? 0 : i);

如果，我们把代码中 flag 变量的值修改为 true 的话，就不会存在 NPE 问题了，因为会直接返回 0，不会进行拆箱操作。

我们在实际项目中应该避免这样的写法，正确 ✅ 修改之后的代码如下：

Integer i = null;
Boolean flag = false;
System.out.println(flag ? new Integer(0) : i);// 两者类型一致就不会有拆箱导致的 NPE 问题了

这个问题也在《阿里巴巴开发手册》中被提到过。

更新: 2023-10-09 20:17:53
原文: https://www.yuque.com/snailclimb/mf2z3k/ng3x4o

基本数据类型​

包装类型​

包装类型的常量池技术​

为什么要有包装类型？​

自动拆装箱​

什么是自动拆装箱？原理？​

自动拆箱引发的 NPE 问题​

案例 1​

案例 2​

基本数据类型

包装类型

包装类型的常量池技术

为什么要有包装类型？

自动拆装箱

什么是自动拆装箱？原理？

自动拆箱引发的 NPE 问题

案例 1

案例 2