java的数组详解-阿里云开发者社区

1.数组的概念

现在假设有五名同学的体育期末成绩，要将其存储起来你会怎么存？在你不了解数组的时候，你的代码可能是这样写的：

    public static void main(String[] args){
        int score1 = 70;
        int score2 = 80;
        int score3 = 85;
        int score4 = 60;
        int score5 = 90;
        System.out.println(score1);
        System.out.println(score2);
        System.out.println(score3);
        System.out.println(score4);
        System.out.println(score5);
    }

这样的代码是不存在错误的，但是存在了许多的重复，你需要不停的定义int类型和变量名，当少数只有几个数据的时候，你写的话可能还行，但是如果是30个、50个、100个同学的成绩要存起来呢？大量的重复，你一定会敲到怀疑人生。

观察上述代码你会发现，这些数据的类型都是统一的，没有其他的类型掺杂。

数组：可以将其看成一组相同类型数据的集合。并且在内存中是一块连续的空间。

这是一张简易的车库图，图中有每个车位的编号，并且都是连续的。

2.数组的创建、初始化与使用

2.1数组的创建

T：表示数组中存放元素的类型

T[]：表示数组的类型

N：表示数组的长度

T[] 数组名 = new T[N];

int[] array1 = new int[10]; // 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组
double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组
String[] array3 = new double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组

2.2数组的初始化

动态初始化数组：

在创建数组的时候，直接指定数组的元素个数：

int[ ] array = new int[10];

静态初始化数组：

在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定:

int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};

String[] array3 = new String[]{"hell", "Java", "!!!"};

【注意事项】

静态初始化虽然没有指定数组的长度，编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度。
静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致。
静态初始化可以简写，省去后面的new T[]。

注意：虽然省去了new T[], 但是编译器编译代码时还是会还原

int[] array1 = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

double[] array2 = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};

String[] array3 = {"hell", "Java", "!!!"};

数组也可以按照如下C语言个数创建，不推荐

该种定义方式不太友好，容易造成数组的类型就是int的误解[]如果在类型之后，就表示数组类型，因此int[]结合在一块写意思更清晰

int arr[] = {1, 2, 3};

静态和动态初始化也可以分为两步，但是省略格式不可以

注意省略格式不可以拆分, 否则编译失败

int[] array1;

array1 = new int[10];

int[] array2;

array2 = new int[]{10, 20, 30};

下列初始化会报错

int[] array3;

array3 = {1, 2, 3};

如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值

如果数组中存储元素类型为基类类型，默认值为基类类型对应的默认值，比如：

如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null

类型	默认值
byte	0
short	0
int	0
long	0
float	0.0f
double	0.0
char	/u0000
boolean	false

2.3数组的使用

元素访问：

数组在内存中是一段连续的空间，空间的编号都是从0开始的，依次递增，该编号称为数组的下标，数组可以通过下标访问其任意位置的元素。

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
System.out.println(array[0]);
System.out.println(array[1]);
System.out.println(array[2]);
System.out.println(array[3]);
System.out.println(array[4]);
// 也可以通过[]对数组中的元素进行修改
array[0] = 100;
System.out.println(array[0]);

【注意事项】

数组是一段连续的内存空间，因此支持随机访问，即通过下标访问快速访问数组中任意位置的元素
下标从0开始，介于[0, N）之间不包含N，N为元素个数，不能越界，否则会报出下标越界异常。

int[] array = {1, 2, 3};

System.out.println(array[3]); // 数组中只有3个元素，下标一次为：0 1 2，array[3]下标越界

// 执行结果

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100

at Test.main(Test.java:4)

抛出了 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 异常. 使用数组一定要下标谨防越界.

遍历数组：

"遍历" 是指将数组中的所有元素都访问一遍, 访问是指对数组中的元素进行某种操作，比如：打印。

在数组中可以通过数组对象.length 来获取数组的长度。

        int[] array = new int[] {1,2,3,4,5,6};
        //for循环遍历
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.print(array[i]+" ");
        }
        System.out.println();
        // for-each遍历
        for (int x : array) {
            System.out.print(x+" ");
        }
        System.out.println();
        //数组转字符串，将其打印
        String string = Arrays.toString(array);
        System.out.println(string);

for-each 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错。

3.引用类型（数组）

3.1JVM内存布局

内存是一段连续的存储空间，主要用来存储程序运行时数据的。比如：

程序运行时代码需要加载到内存
程序运行产生的中间数据要存放在内存
程序中的常量也要保存
有些数据可能需要长时间存储，而有些数据当方法运行结束后就要被销毁

如果对内存中存储的数据不加区分的随意存储，那对内存管理起来将会非常麻烦，如下图：

内存可以想象是你的房间，如果房间里面的东西都是杂乱无章的乱放，等你需要找一件物品的时候，就需要翻遍整个房间。

因此JVM也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分：

程序计数器 (PC Register): 只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址

虚拟机栈(JVM Stack): 与方法调用相关的一些信息，每个方法在执行时，都会先创建一个栈帧，栈帧中包含有：局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址以及其他的一些信息，保存的都是与方法执行时相关的一些信息。比如：局部变量。当方法运行结束后，栈帧就被销毁了，即栈帧中保存的数据也被销毁了。

本地方法栈(Native Method Stack): 本地方法栈与虚拟机栈的作用类似. 只不过保存的内容是Native方法的局部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的

堆(Heap): JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2,3} )，堆是随着程序开始运行时而创建，随着程序的退出而销毁，堆中的数据只要还有在使用，就不会被销毁。

方法区(Method Area): 用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据. 方法编译出的的字节码就是保存在这个区域

前期初学者只需要关注堆和虚拟机栈这两块空间。

3.2基本类型变量与引用类型变量的区别

基本数据类型创建的变量：称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值；

引用数据类型创建的变量：一般称为对象的引用，其空间中存储的是对象所在空间的地址。

public static void main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int[] arr = new int[]{1,2,3};
}

在上述代码中，a、b、arr，都是函数内部的变量，因此其空间都在main方法对应的栈帧中分配。a、b是内置类型的变量，因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。

array是数组类型的引用变量，其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址。

引用变量并不直接存储对象本身，可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址。通过该地址，引用变量便可以去操作对象。有点类似C语言中的指针，但是Java中引用要比指针的操作更简单。

3.3引用变量

    public static void func() {
        int[] array1 = new int[3];
        array1[0] = 10;
        array1[1] = 20;
        array1[2] = 30;
        int[] array2 = new int[]{1,2,3,4,5};
        array2[0] = 100;
        array2[1] = 200;
        array1 = array2;
        array1[2] = 300;
        array1[3] = 400;
        array2[4] = 500;
        for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
            System.out.println(array2[i]);
        }
    }

3.4认识null

null 在 Java 中表示 "空引用" , 也就是一个不指向对象的引用

int[] arr = null;

System.out.println(arr[0]);

// 执行结果

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

at Test.main(Test.java:6)

null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作. 一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException.

4.数组的应用场景

4.1保存数据

public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1, 2, 3};
        for(int i = 0; i < array.length; ++i){
                System.out.println(array[i] + " ");
        }
}

4.2作为方法的参数

传参基本数据类型：

public static void main(String[] args) {
        int num = 0;
        func(num);
        System.out.println("num = " + num);
}
public static void func(int x) {
        x = 10;
        System.out.println("x = " + x);
} // 执行结果
        x = 10
        num = 0
在func方法中修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值

传参数组类型（引用类型）

public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 2, 3};
        func(arr);
        System.out.println("arr[0] = " + arr[0]);
}
public static void func(int[] a) {
        a[0] = 10;
        System.out.println("a[0] = " + a[0]);
} // 执行结果
        a[0] = 10
        arr[0] = 10
func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变.
因为数组是引用类型，按照引用类型来进行传递，是可以修改其中存放的内容的。

总结:

所谓的 "引用" 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 那么拷贝开销就会很大)

作为函数的返回值：

   //斐波那契数组
        public static int[] fib(int n){
            if(n <= 0){
                return null;
            } int[] array = new int[n];
            array[0] = array[1] = 1;
            for(int i = 2; i < n; ++i){
                array[i] = array[i-1] + array[i-2];
            } 
            return array;
        }
        public static void main(String[] args) {
            int[] array = fib(10);
            for (int i = 0; i < array.length; i++) {
                System.out.println(array[i]);
            }
        }

5.二维数组

二维数组本质上也就是一维数组, 只不过每个元素又是一个一维数组。可以理解成二维数组是一维数组的数组。

数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 };

行数不可省略，列数可以省略

二维数组的用法和一维数组并没有明显差别

    public static void main(String[] args) {
        int[][] array = new int[2][3];
        array[0] = new int[] {1,2,3};
        array[1] = new int[] {4,5,6};
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array[0].length; j++) {
                System.out.print(array[i][j]+" ");
            }
            System.out.println();
        }
        for (int[] num : array) {
            for (int x: num) {
                System.out.print(x+" ");
            }
        }
        System.out.println();
        System.out.println(Arrays.deepToString(array));
    }

以上就是本期的全部内容啦，希望看完后能够对你有所帮助。希望小伙伴们可以点赞收藏加关注，学习知识不迷路，hhh~，我们下期再见啦。

java的数组详解