在 Java 中，数据类型转换是一个常见的操作，主要分为 自动类型转换（隐式转换） 和 强制类型转换（显式转换）。Java 的数据类型可以分为两大类：

1. 基本数据类型：如 byte、short、int、long、float、double、char 和 boolean。
2. 引用数据类型：如类、接口、数组等。

以下是关于 Java 中所有数据类型的转换规则和示例。

一、基本数据类型的转换

1. 自动类型转换（隐式转换）

当从小范围的数据类型赋值给大范围的数据类型时，Java 会自动进行类型转换（隐式转换），不会丢失精度。

• byte → short → int → long → float → double
• char → int

publicclassImplicitConversion{
publicstaticvoidmain(String[] args){
byte b = 100;
short s = b; // 自动从 byte 转为 short
int i = s;   // 自动从 short 转为 int
long l = i;  // 自动从 int 转为 long
float f = l; // 自动从 long 转为 float
double d = f;// 自动从 float 转为 double

        System.out.println("Byte: " + b);
        System.out.println("Short: " + s);
        System.out.println("Int: " + i);
        System.out.println("Long: " + l);
        System.out.println("Float: " + f);
        System.out.println("Double: " + d);
    }
}

2. 强制类型转换（显式转换）

当从大范围的数据类型赋值给小范围的数据类型时，需要手动进行强制类型转换。这种转换可能会导致数据溢出或精度丢失。

• double → float → long → int → short → byte
• int → char

publicclassExplicitConversion{
publicstaticvoidmain(String[] args){
double d = 123.456;
float f = (float) d; // 强制将 double 转为 float
long l = (long) f;   // 强制将 float 转为 long
int i = (int) l;     // 强制将 long 转为 int
short s = (short) i; // 强制将 int 转为 short
byte b = (byte) s;   // 强制将 short 转为 byte

        System.out.println("Double: " + d);
        System.out.println("Float: " + f);
        System.out.println("Long: " + l);
        System.out.println("Int: " + i);
        System.out.println("Short: " + s);
        System.out.println("Byte: " + b);
    }
}

• 如果数值超出目标类型的范围，会导致溢出。例如：

  int num = 129;
  byte b = (byte) num; // 溢出，结果为 -127
  System.out.println(b); // 输出 -127
  
  

int j=(int)10000000000L; //上面的代码相当于把long强制转换为int类型 //int 4个字节 一个字节8个比特位 那就是32位 //将10000000000转为2进制为10 0101 0100 0000 1011 1110 0100 0000 0000->34位，所以我们要将前面两位去掉->0101 0100 0000 1011 1110 0100 0000 0000->1410065408

byte,short定义时如果右边是整数常量，不超过他们的精度，不需要我们强转，jvm自动转型如果右边有变量参与，byte、short自动提升为int，然后结果再次赋值给byte或short变量，需要我们自己手动强转
---

### 3. **布尔类型（`boolean`）**
`boolean` 类型不能与其他任何数据类型进行转换，包括隐式和显式转换。

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### 4. **字符类型（`char`）**
- `char` 是无符号的 16 位整数类型，表示 Unicode 字符（范围是 `0` 到 `65535`）。
- 可以与整数类型（如 `int`、`short` 等）互相转换。

#### 示例代码：
```java
public class CharConversion {
  public static void main(String[] args) {
      char c = 'A'; // 字符 'A' 的 ASCII 值是 65
      int asciiValue = c; // 自动将 char 转为 int
      System.out.println("Char to Int: " + asciiValue);

      int num = 66;
      char convertedChar = (char) num; // 强制将 int 转为 char
      System.out.println("Int to Char: " + convertedChar);
  }
}

二、引用数据类型的转换

1. 向上转型（隐式转换）

子类对象可以自动转换为父类类型，称为向上转型。这是安全的，因为子类对象始终包含父类的所有成员。

classAnimal{
voideat(){
        System.out.println("Animal is eating");
    }
}

classDogextendsAnimal{
voidbark(){
        System.out.println("Dog is barking");
    }
}

publicclassUpcastingExample{
publicstaticvoidmain(String[] args){
        Dog dog = new Dog();
        Animal animal = dog; // 向上转型：Dog -> Animal
        animal.eat(); // 调用父类方法
// animal.bark(); // 错误：无法调用子类特有的方法
    }
}

2. 向下转型（显式转换）

父类对象可以强制转换为子类类型，称为向下转型。需要注意的是，只有当父类对象实际上是子类实例时，向下转型才是安全的。

publicclassDowncastingExample{
publicstaticvoidmain(String[] args){
        Animal animal = new Dog(); // 向上转型
        Dog dog = (Dog) animal;    // 向下转型：Animal -> Dog
        dog.bark();                // 调用子类方法
    }
}

• 如果父类对象不是子类实例，则向下转型会抛出 ClassCastException。
• 使用 instanceof 检查类型是否兼容：

  if (animal instanceof Dog) {
      Dog dog = (Dog) animal;
      dog.bark();
  } else {
      System.out.println("Not a Dog instance");
  }
  

三、字符串与其他数据类型的转换

1. 基本数据类型转字符串

使用 String.valueOf() 或直接拼接字符串。

int num = 123;
String str1 = String.valueOf(num); // 方法 1
String str2 = "" + num;           // 方法 2
System.out.println(str1); // 输出 "123"
System.out.println(str2); // 输出 "123"

2. 字符串转基本数据类型

使用包装类的 parseXxx() 方法。

String str = "123";
int num = Integer.parseInt(str);    // 将字符串转为 int
double d = Double.parseDouble(str); // 将字符串转为 double
System.out.println(num); // 输出 123
System.out.println(d);   // 输出 123.0

• 如果字符串格式不正确，会抛出 NumberFormatException。

进制运算

进制的分类

• 十进制
• 数字组成：0~9
• 进位规则：满十并不区分进一
• 二进制
• 数字组成：0-1
• 进位规则：满二进一，以0b或0B开头
• 八进制
• 数字组成：0-7
• 进位规则：满八进一，以数字0开头
• 十六进制
• 数字组成：0-9、a-f
• 进位规则：满十六进一，以0x或0X开头表示，此处a-f不区分大小写

电脑打印出来统一转换为10进制

计算机数据的存储使用二进制补码形式存储

二进制转十进制

二进制如何表示整数

• 计算机数据的存储使用二进制补码形式存储，并且最高位是符号位

• 正数：最高位是0
• 负数：最高位是1

• 规定

• 负数的原码：把十进制转为二进制，然后最高位设置为1
• 负数的反码：在原码的基础上，最高位不变，其余位按位取反
• 负数的补码：反码+1
• 正数的补码和反码、原码一样，称为三码合一
• 负数的补码反码、原码不一样

十进制转二进制

除二取余的逆

二进制与八进制

三个二进制数代表一个八进制数（整数部分前面添0，小数小数点旁边添0） 8421规则

二进制与十六进制

四个二进制代表一个十六进制数（整数部分前面添0，小数小数点旁边添0）

位运算符

位运算符用于直接对整数的二进制表示进行操作，它们在处理底层数据、优化性能以及特定算法实现中有重要作用。结合之前提到的按位与（&）、按位或（|）、按位异或（^）、按位取反（~）、左移（<<）、右移（>>），再加上无符号右移（>>>），这里总结一下所有这些位运算符：

1. 按位与（&）：

• 对两个操作数的每一位执行与操作。只有当两个相应的二进制位都为1时，结果位才为1。
• 示例：5 & 3 结果是 1。因为 (0101_2) 和 (0011_2) 按位与得到 (0001_2)。

2. 按位或（|）：

• 对两个操作数的每一位执行或操作。只要两个相应的二进制位有一个为1，结果位就为1。
• 示例：5 | 3 结果是 7。因为 (0101_2) 和 (0011_2) 按位或得到 (0111_2)。

3. 按位异或（^）：

• 对两个操作数的每一位执行异或操作。当且仅当两个相应的二进制位不相同时，结果位为1。
• 示例：5 ^ 3 结果是 6。因为 (0101_2) 和 (0011_2) 按位异或得到 (0110_2)。

4. 按位取反（~）：

• 对操作数的每一位执行取反操作，即把1变为0，把0变为1。
• 示例：~5 在考虑有符号整数和补码表示的情况下，会将正数转换为其负数形式的补码表示。

左移运算符 (<<)

左移运算符将一个数的所有位向左移动指定的位数，并在右边用0填充。无论操作数是正数还是负数，左移操作的行为基本一致，但需要注意的是，左移可能会导致数值超出其数据类型所能表示的最大范围，从而导致溢出。

• 正数：对于正数来说，左移n位相当于乘以2n2n。
• 示例：假设我们有一个8位系统，5 << 1（即 000001012000001012 左移一位）得到 000010102000010102，也就是十进制的10。
• 负数：对于使用补码表示的负数，左移同样会按照规则执行，但由于符号位（最高位）也被参与了计算，因此可能导致符号变化或数值溢出。
• 示例：在8位系统中，-5 << 1 （即 111110112111110112 补码形式的-5）左移一位后变为 111101102111101102，如果考虑溢出，这可能不再直接对应于某个特定的负数值，而是取决于具体环境如何处理溢出情况。

右移运算符

右移分为两种：带符号右移（>>）和无符号右移（>>>）。

带符号右移保留了数字的符号位，这意味着它执行算术右移。对于正数和负数，其行为有所不同：

• 正数：对于正数，右移n位相当于除以2n2n（向下取整）。
• 示例：8 >> 1（即 000010002000010002 右移一位）得到 000001002000001002，即4。
• 负数：对于负数，右移n位时，左边用符号位（通常是1）填充，保持数值为负。
• 示例：在8位系统中，-8 >> 1（即 111110002111110002 补码形式的-8）右移一位后变为 111111002111111002，这是补码形式的-4。

无符号右移不考虑符号位，总是用0填充左边被移出的高位，无论原数的最高位是什么。这对于处理无符号整数特别有用。

• 正数：对于正数，无符号右移与带符号右移效果相同，因为它不会改变数值的正性。
• 示例：8 >>> 1 结果同样是4。
• 负数：对于负数，由于左边总是用0填充，这会导致原本代表负数的位模式变成一个很大的正数。
• 示例：在8位系统中，-8 >>> 1（即 111110002111110002 补码形式的-8）无符号右移一位后变为 011111002011111002，这是一个非常大的正数（具体值取决于系统的字长和如何处理超出的位）。

1. 左移 (<<)

假设我们有一个8位系统，为了简化示例，我们将使用8位来表示数值。

• 正数的例子：5 << 1

• 原始的二进制形式: 00000101 (即十进制的5)
• 左移一位后: 00001010 (即十进制的10)
• 解释: 左移相当于乘以2（对于每次左移）。

• 负数的例子：-5 << 1

• 原始的二进制形式（补码表示）: 11111011 (即十进制的-5)
• 左移一位后: 11110110 (如果考虑溢出，具体值取决于系统如何处理溢出)
• 解释: 注意到符号位也被移动了，因此结果可能不再是简单的原数乘以2，特别是当涉及到溢出时。

2. 带符号右移 (>>)

• 正数的例子：8 >> 1

• 原始的二进制形式: 00001000 (即十进制的8)
• 右移一位后: 00000100 (即十进制的4)
• 解释: 对于正数，右移一位相当于除以2并向下取整。

• 负数的例子：-8 >> 1

• 原始的二进制形式（补码表示）: 11111000 (即十进制的-8)
• 右移一位后: 11111100 (即十进制的-4，因为左边用1填充保持负号)
• 解释: 负数右移时，左边用符号位（这里是1）填充，确保结果仍然为负数。

3. 无符号右移 (>>>)

• 正数的例子：8 >>> 1

• 原始的二进制形式: 00001000 (即十进制的8)
• 无符号右移一位后: 00000100 (与带符号右移相同，在这种情况下)
• 解释: 对于正数，无符号右移和带符号右移的结果是一样的。

• 负数的例子：-8 >>> 1

• 原始的二进制形式（补码表示）: 11111000 (即十进制的-8)
• 无符号右移一位后: 01111100 (在8位系统中，这代表一个大正数，具体值取决于系统的解释)
• 解释: 对于负数，由于左边总是用0填充，原本代表负数的位模式变成了一个非常大的正数。

总结

• 左移：对正数和负数都适用，主要影响是数值大小的变化；需要注意潜在的溢出问题。
• 带符号右移：适用于需要保留数值符号的情况，特别是处理负数时；左边用符号位填充。
• 无符号右移：适用于不需要考虑符号的场景，例如处理无符号整数；左边总是用0填充。

在计算机科学中，整数的二进制表示通常涉及三种编码方式：原码、反码和补码。这三种编码方式主要用于处理有符号整数（即包括正数、负数和零）。以下是每种编码方式的详细解释：

1. 原码（Sign-Magnitude）

• 定义：原码是最直观的表示法，首位（最左边的位）表示符号，0代表正数，1代表负数；其余位表示该数的绝对值。
• 示例：
• 对于 +5（假设8位系统），原码为 00000101
• 对于 -5，原码为 10000101

2. 反码（One's Complement）

• 定义：对于一个给定的数值，其反码是通过将原码中的每个位取反得到的（即将1变为0，将0变为1）。特别地，对于正数，其反码与原码相同；对于负数，则需要对其非符号位进行取反操作。
• 示例：
• 对于 +5（假设8位系统），反码为 00000101 （与原码相同）
• 对于 -5，反码为 11111010 （对 +5 的原码除符号位外的所有位取反）

3. 补码（Two's Complement）

• 定义：补码是目前大多数计算机系统用来表示有符号整数的方法。它是基于反码的一个简单变体，即在反码的基础上加1。这种编码方式允许使用相同的硬件来执行加法和减法运算，并且解决了反码中存在的“正零”和“负零”的问题。
• 计算方法：
• 正数的补码与其原码相同。
• 负数的补码可以通过对其对应正数的原码先求反码再加1得到。
• 示例：
• 对于 +5（假设8位系统），补码为 00000101
• 对于 -5，补码为 11111011 （首先对 +5 的原码求反得到 11111010，然后加1）

特点与优势

• 补码的优势在于它简化了加法和减法运算的实现，因为可以使用同样的电路设计来处理这两种运算。此外，它还唯一地表示了零（即不存在+0和-0的区别），并且使得数值范围更高效地覆盖整个可能的表示范围。
• 在n位的二进制补码系统中，可以表示的数值范围是从 (-2^{n-1}) 到 (2^{n-1}-1)。

运算符优先级

1. 后缀运算符：如后缀自增 i++ 和后缀自减 i--
2. 一元运算符（前缀）：如前缀自增 ++i、前缀自减 --i、正号 +、负号 -、逻辑非 !、按位非 ~
3. 算术运算符：
• 乘法 *、除法 /、取模 % （乘性）
• 加法 +、减法 - （加性）
4. 移位运算符：左移 <<、带符号右移 >>、无符号右移 >>>
5. 关系运算符：小于 <、大于 >、小于等于 <=、大于等于 >=、instanceof
6. 相等运算符：等于 ==、不等于 !=
7. 按位与 &
8. 按位异或 ^
9. 按位或 |
10. 逻辑与 &&
11. 逻辑或 ||
12. 条件运算符（三元运算符）：?: 如 boolean ? valueIfTrue : valueIfFalse
13. 赋值运算符：简单赋值 =、复合赋值 +=, -=, *=, /=, &=, ^=, |=, <<=, >>=, >>>=