Ganzzahlige Datentypen

Die maximalen und minimalen Werte der Ganzzahltypen ergeben sich aus der Anzahl der Bits und der internen binären Präsentation. Dies ist am Beispiel des 8-Bit Typen Byte aufgeführt:

Java verwendet für die Darstellung negativer Ganzzahlen das Zweierkomplement. Der Vorteil des Zweierkomplement besteht in der einfacheren Implementierung von Arithmetikeinheiten in Prozessoren. Durch das Zweierkomplement kann das Vorzeichenbit bei Additionen und Subtraktion wie ein regulärers Bit des Wertebereichs behandelt werden.

Dies kann man gut am Beispiel der Zahl -1 erkennen. Addiert man zur Zahl -1 (Binärdarstellung 11111111) eine 1 (Binärdarstellung 00000001) so ergibt durch den Übertrag eine 0 (Binärdarstellung 00000000).

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Fließkomma-Standarddatentypen

Die Zahlendarstellung der Fließkommazahlen geschieht nach der Norm IEEE 754 getrennt nach Bits für Vorzeichen (V), Mantisse und Exponent mit unterschiedlicherAnzahl von Bits abhängig vom Typ nach der Regel:

z= (-1)^V*Mantisse*2^Exponent

Die Minimal- und Maximalwerte als Konstanten können über die Attribute MIN_VALUE und MAX_VALUE der Klassen Float und Double abgerufen werden.

java -jar BinaerFloatApplet.jar

Wahrheitswerte

Die Anzahl der allokierten Bits hängt von der Implementierung ab (Siehe Spezifikation).

Wichtig: Alle Vergleiche (z.Bsp. (a<b) ) haben als Ergebnis einen boolschen Wert!

Zeichen

Java behandelt einzelne Zeichen intern als ganze Zahlen. Man kann auf den Typ char alle Operationen anwenden die auch für Zahlen erlaubt sind. Der wesentliche Unterschied zum Typ short besteht in der Eingabe und Ausgabe, sowie im Wertebereich. Hier werden lexikalische Zeichen ein- oder ausgegeben. 

Wichtiger Sonderfall: Der Typ char benutzt 16 Bit zum kodieren wie auch der Typ short. Die Wertebereiche unterscheiden sich jedoch. Der Typ char kodiert nur positive Werte. Im Englischen wird ein solcher Typ "unsigned" gennannt. Es ist ein Typ ohne Vorzeichenbit.

Diese Datentypen werden mit Hilfe von Javaklassen implementiert. Die so erzeugten Datenstrukturen sind Javaobjekte und haben einen anderen Lebenszyklus als primitive Typen die in einer Javaklasse oder einem Programmierblock benutzt werden. Komplexe Datentypen (Javaklassen) haben einen variablegroßen Speicherplatzbedarf. Sie werden auf dem Javafreispeicher (Heap) angelegt.

Zeichenketten

Zeichenketten sind in Java kein vordefinierter primitiver Typ. Zeichenketten werden im Paket java.lang mit Hilfe der Klasse String implementiert. Die Klasse String kann jedoch ohne eine spezielle Deklaration wie ein primitiver Typ verwendet werden.

Zeichenketten (Strings) sind in Java nicht modifizierbar. Bei jeder Zuweisung wird eine neue Datenstruktur angelegt. Bei primitiven Typen werden die Werte an der gleichen Stelle überschrieben.

Aufzählungstypen

Aufzählungstypen sind seit JDK 5.0 Bestandteil der Sprache.

Aufzählungstypen können nur als Bestandteil einer Klasse deklariert werden. Sie können nicht wie die anderen Basistypen innerhalb eines Blocks deklariert werden. Die Syntax einer Deklaration in einer Klasse ist die Folgende:

Beispiel einer Deklaration in einer Klasse:

class  AufzaehlungsDemo {
   enum Kartenfarbe {KARO, HERZ, PIK, KREUZ}
   enum Wochentag {MONTAG, DIENSTAG, MITTWOCH, DONNERSTAG, FREITAG, SAMSTAG, SONNTAG}
}

Bei der Benutzung von Aufzählungstypen kann nur eine zuvor deklarierte Aufzählungskonstante benutzt werden.

Beispiel der Benutzung in einer Klassenmethode der zugehörigen Klasse:

Wochentag heute = Wochentag.MITTWOCH;
Kartenfarbe dame = Kartenfarbe.HERZ;

Aufzählungstypen wurden wie Referenzvariablen (die erst später vorgestellt werden) implementiert.

Referenzen

Referenztypen erlauben es auf andere Objekte zu referenzieren. Sie werden im Abschnitt 7 behandelt.

Übergroße Zahlen (Big Decimal)

Die Java BigDecimal Klassen erlauben das Rechnen mit einer beliebigen Präzision. BigDecimal Klassen werden im Rahmen dieser Einführung nicht behandelt.

Die Sprache Java und ihre (Lautzeitumgebung) sind typsicher. Typsicher bedeutet, dass bei Zuweisungen für Variablen der Typ der Variable und der zugewiesene Typ eines Wertes geprüft werden und nur sichere Zuweisungen erlaubt werden. Der Übersetzer (javac) erkennt dies schon beim Parsen (lesen) des Quellcodes und meldet dies als Fehler.

Beispiel: Der Wertebereich einer Variable vom Type short endet bei 65535. Der Typ int hat jedoch einen Wertebereich der bis 4294967295 reicht. Im folgenden Fall kann es also zu einem Überlauf kommen:

short a;
int b;
....
a = b;

Der Übersetzer wird einen Fehler melden, da es hier zu einem Überlauf/Unterlauf aufgrund der unterschiedlichen Wertebereiche kommen kann.

Die Zuweisungskompatibilität kann man als Teilmengen mit dem Symbol ⊃ darstellen. In Java gilt die folgenden Beziehung:

double ⊃ float ⊃ long ⊃int ⊃ short/char ⊃ byte

• Alle Zuweisungen von byte ➔ double sind erlaubt. Java führt hier eine implizite Konvertierung (impliziter Cast) durch, weil es eine sichere Operation ist.
• Alle Zuweisung von double ➔ byte werden vom Übersetzer nicht akzeptiert.

Bei Berechnungen vor der Zuweisung kommen eventuell verschieden Typen in Operationen (z.Bsp.) Addition vor.

Hier verfährt Java nach der folgenden Regel:

• Der jeweils kleinere Operandentyp wird vor der Operation in den größeren konvertiert.
• Die Operanden werden jedoch zumindest in den Typ int konvertiert
• Das Ergebnis hat den gleichen Typ wie die beiden Operanden (nach Konvertierung)

Explizite Typkonvertierungen(Casts)

Um Zuweisungen zwischen inkompatiblen Typen zu erzwingen kann man den Zieltyp in runden Klammern dem Ausdruck voran stellen. Diesen Operator nennt man Castoperator (cast im englischen: gießen, betonieren).

Beispiel: 

short a;
int b;
....
a = (short)b; 

Hiermit erzwingt man Operationen die unsicher sein können! Es kann zu Überläufen in Wertebereichen oder Präzisionsverlusten kommen kann. Der Entwickler übernimmt hier die Verantwortung und überstimmt den Übersetzer. Der Castoperator sollte daher nur wenn nötig eingesetzt werden.

java -jar BinaerCastApplet.jar