Ganzzahlige Datentypen
| Datentyp | Bits | Wertebereich | Wertebereiche | Konstante min. | Konstante max. |
|---|---|---|---|---|---|
| byte | 8=1 byte | -27 bis 27-1 | -128 bis +127 | ||
| short | 16=2 byte | -215 bis 215-1 | -32768 bis +32767 | ||
| char | 16=2 byte | 0 bis 216-1 | 0 bis +65535 (Sonderfall!) | ||
| int | 32=4 byte | -231bis 231-1 | -2147483648 bis +2147483647 | ||
| long | 64=8 byte | -263 bis 263-1 | −9,223,372,036,854,775,808 to +9,223,372,036,854,775,807 |
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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Die Anwendung zur Rechten ist in der Lage alle Ganzzahltypen in die Binärdarstellung umzuwandeln. Das Vorzeichenbit wird in Rot dargestellt. Bei allen Typen die mehr als 16 Bit erfordern wird die Ausgabe nach 16 Bit umgebrochen. Das Bit mit der höchsten Ordnung wird zuerst ausgegeben. Das Bit mit der niedrigsten Ordnung wird am Ende ausgegeben. HinweisDer Typ char ist ein Zahlentyp. Man muss jedoch genau ein beliebiges Zeichen (Buchstabe) im Eingabefenster eingeben. Der Typ char unterscheidet sich vom Typ short in der Benutzereingabe und im Wertebereich. |
Zum Herunterladen: BinaerIntApplet.jar Starten Sie die Anwendung mit einem Doppelclick im Download Ordner oder öffen ein Terminal und führen den folgenden Befehl im Download Ordner aus: java -jar BinaerIntApplet.jar Es sollte ein Fenster erscheinen, dass ähnlich dem folgenden Fenster aussieht:
Quellcode des Applets und Anleitung zum Starten als Javaprogramm von der Konsole. |
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*2Exponent
| Datentyp | Bits | V (bits) |
Mantisse (bits) |
Exponent (bits) |
Zahlenbereich | Dezimalstellen in Mantisse |
|---|---|---|---|---|---|---|
| float | 32=4 Byte | 1 | 23 | 8 | ≈-3.4*1038 bis +3,4*1038 | 7 |
| double | 64=8 Byte | 1 | 52 | 11 | ≈-1.7*10308 bis +1.7*10308 | 15 |
Die Minimal- und Maximalwerte als Konstanten können über die Attribute MIN_VALUE und MAX_VALUE der Klassen Float und Double abgerufen werden.
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Die Berechnung der dezimalen Werte ist für den menschlichen Betrachter nicht so einfach wie die Umwandlung von Ganzzahlen.
Der IEEE 754 Standard ist recht anschaulich in Wikipedia beschrieben. Eine 32 Bit Fließkommazahl berechnet sich nach IEEE 754 wie folgt: = (-1)Vorzeichen*2(Exponent-127)*Mantisse |
Für den 32 Bit Typ float ergibt sich so nach dem Standard IEEE 754 das folgende Bitmuster für verschiedene Werte:
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Das Applet zur Rechten ist in der Lage 32 Bit Fließkommazahlen in die Binärdarstellung umzuwandeln. Die Knöpfe auf der rechten Seite erlauben die Eingabe von Extremwerten wie
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Zum Herunterladen: BinaerFloatApplet.jar Starten Sie die Anwendung mit einem Doppelclick im Download Ordner oder öffen ein Terminal und führen den folgenden Befehl im Download Ordner aus: java -jar BinaerFloatApplet.jar Es sollte ein Fenster erscheinen, dass ähnlich dem folgenden Fenster aussieht:
Quellcode des Applets und Anleitung zum Starten als Javaprogramm von der Konsole |
Wahrheitswerte
| Datentyp | Bits | Wertebereich | Werte | Konstante |
|---|---|---|---|---|
| boolean | 8 (in der Oracle VM) | wahr oder falsch | true,false | Boolean.FALSE, Boolean.TRUE |
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.
| Datentyp | Bits | Wertebereich | Werte | Kommentar |
|---|---|---|---|---|
| char | 16 | UC='\u0000' bis '\uffff' | 16 Bit Unicode 4.0 Basic Multilingual Plane (BMP) | "supplementary character" Unterstützung seit JDK 1.5 |
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Speicherplatz für boolean
Wieso werden für den Datentyp boolean 8 Bits benötigt? Eigentlich würde doch 1 Bit ausreichen.
Sinnvolle Überlegung
Sie haben recht.
Alle Prozessoren auf denen man Java ausführen kann haben Registergrößen zum Rechnen von 32 oder 64 Bit.
Selbst alte oder einfache Prozessoren haben Registergrößen von 8 oder 16 Bit.
Das Laden und Speichern eines beliebigen Datums aus dem Speicher erfolgt auch immer in Blöcken die ein Vielfaches von 8 Bit (1 Byte) sind.
Die Prozessoren werden nicht effektiver wenn Sie auf kleineren Datenstrukturen arbeiten müssen.
Noch schlimmer:
Wenn man 8 Boolean in ein einzelnes Byte stecken würde, könnte es sein, dass an acht Stellen mit den acht Variablen gleichzeitig gearbeitet werden müsste. 7 Ausführungseinheiten müssten dann immer auf die achte warten die gerade das entsprechende Byte in ihrem Register bearbeitet.
Platzverschwendung: Boolean werden nicht so häufig wie andere Typen verwendet. Es macht bei den heutigen Hauptspeichergrößen für die meissten Anwendungen keinen Unterschied beim Hauptspeicherverbrauch.