3.1数据类型与类型检查
文章目录
- 静态/动态类型检查
- 可变/不变的数据类型
- 可变数据类型的危险性
- 不变数据类型的优越性
- 用Snapshot图理解数据类型
- 用集合类表达复杂数据类型
- 理解空指针的危害并避免它
数据类型
- 基本数据类型：小写字母，只有值，没有ID（与其他值无法区分），不可变，在栈中分配内存，代价低；
- 对象数据类型：Classes,interfaces ,arrays,enums,annotations.既有ID也有值，一些可变，一些不可变；在堆中分配内存，代价昂贵；
对于对象数据类型都有root,是Object。对象类型形成层次结构；
基本数据类型可封装形成对象类型(不可变的):Boolean,Integer,Short,Long,Character,Float,Double;通常是在定义集合类型的时候使用他们，一般情况下，尽量避免使用，一般可以互相自动转换；
重载：同样的操作名可用于不同的数据类型；
静态 vs. 动态数据类型检查
java作为一种静态类型语言，在编译阶段进行类型检查；
python作为一种动态类型语言，在运行阶段进行类型检查；
静态类型检查>>动态>>无检查
静态类型检查：可在编译阶段发现错误，避免将错误代入到运行阶段，可提高程序正确性/健壮性；
静态检查的内容：语法错误；类名/函数名错误；参数数目错误；参数类型错误；返回值类型错误；
动态检查：
- 非法的参数值；
- 非法的返回值；
- 越界；（例如：一个字符串中负数或太大的索引）
- 空指针；
趋向于对由于具体“值”引起的错误的检查；（例如：除0错误）
在例如Java的编程语言中，基本数据类型在某些情况不会表现的像真实的数字；结果使得有些错误静态/动态检查都无法检查到：
- 整数除法：5/2不会返回一个分数，而是会返回一个整数；
- 整数越界：例如int big = 200000*200000,会溢出返回一个错误的值；
- 浮点数中的特殊的值：POSITIVE_INFINITY,NEGATIVE_INFINITY,例如：double a = 7/0;
可变量和不可变量
改变一个变量：将该变量指向另一个值的存储空间；
改变一个变量的值：将该变量当前指向的值的存储空间中写入一个新的值；
不变性：重要设计原则；
不变数据类型：一旦被创建，其值不能改变；
如果引用类型，也可以是不变的：一旦确定其指向的对象，不能被改变；
如果编译器无法确定final变量不会改变，就提示错误；
final类无法派生子类；
final变量无法改变值/引用；
final方法无法被子类重写；
不变对象：一旦被创建，始终指向同一个值/引用；
可变对象：拥有方法可以修改自己的值/引用；
String是不可变类型；
StringBuilder是可变类型；
使用不可变类型，对其频繁修改会产生大量的临时拷贝（需要垃圾回收）；
可变类型最小化拷贝以提高效率；
使用可变数据类型，可获得更好的性能；
也适合在多个模块之间共享数据；
不可变类型更“安全”，在其他质量指标上表现更好；
如何修改代码：
- 通过防御式拷贝，给客户端返回一个全新的Date对象；例如
return new Date (groundhogAnswer.getTime())，然而大部分时候该拷贝不会被客户端修改，可能造成大量的内存浪费； - 如果使用不可变类型，则节省频繁复制的代价；
- 安全地使用可变类型：局部变量，不会涉及共享，只有一个引用；
- 如果有多个引用（别名），使用可变类型就非常不安全；
Snapshot diagram作为一个code-level,run-time,moment view
用于描述程序运行时的内部状态；
我们也可将一个可变的指针指向一个不可变的变量；
复杂数据类型：Arrays and Collections
从Array到Arrays.asList(new String[] {"a","b","c"})
我们不能建立一个基本数据类型的集合；
List ,Set,Map都是接口；
List:ArrayList 和LinkedList;
Set: HashSet;
Map: HashMap;
Iterator 迭代器是可变类型；
有用的不可变类型
基本数据类型及其封装对象类型都是不可变的；
Date是可变的；
可以对可变数据类型使用不可变的包装器，这种包装器得到的结果是不可变的：只能看；
- 例如：
Collections.unmodifiableList(),这样包装一个List,使得它的set(),add(),remove()等可变方法失效；
但是，这种“不可变”是在运行阶段获得的，编译阶段无法据此进行静态检查；
- 浅拷贝：对于基本数据类型来说，拷贝一份互不影响；而对于数组和对象来说，只会拷贝数组或者对象的引用，对新旧数组进行修改，两个数组都会发生变化。
- 深拷贝：指完全的拷贝一个对象，即使嵌套了对象，两者也相互分离，修改一个对象的属性，也不会影响另一个。
空指针
空指针可能会造成危害