前言
😽本篇博客介绍java当中数组部分的相关知识，java当中的数组是对象，而数组类型是引用类型，对这两者之间的关系要有一定的理解；还在这里利用Array工具类去完成对数组的操作。
一. 数组的基本创建和使用
数组，可以看成是相同类型元素的一个集合，在内存中是一段连续的空间，每个空间有自己的编号，起始位置的编号为0，即数组的下标。
1. 数组的创建和初始化
1.1 创建格式
T[] 数组名 = new T[N];
- 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
创建实例：
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
1.2 数组的初始化
数组的初始化主要分为动态初始化和静态初始化
- 动态初始化：在创建数组时，直接指定数组中元素的个数
int[] array = new int[10];
静态初始化：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
语法格式：T[] 数组名称 = {data1, data2, data3, ..., datan};
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（ new T[] ）不可以
int[] array1; array1 = new int[10]; int[] array2; array2 = new int[]{10, 20, 30}; // 注意省略格式不可以拆分, 否则编译失败 // int[] array3; // array3 = {1, 2, 3};
- 如果没有对数组进行初始化，数组中元素是有默认值的、
- 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：
| 基本类型 | 默认值 |
| byte | 0 |
| short | 0 |
| int | 0 |
| long | 0 |
| float | 0.0f |
| double | 0.0 |
| char | /u0000 |
| boolean | false |
- 如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null 、
2. 数组的基本使用
2.1 数组中的元素访问
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。
【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。
public static void main(String[] args) { 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：
抛出了 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 异常. 使用数组一定要下标谨防越界.
2.3 遍历数组
所谓 “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。
可以使用常见的for循环来打印数组，但首要条件是要知道数组的长度
注意：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[]{10, 20, 30, 40, 50}; for (int i = 0; i < array.length; i++){ System.out.println(array[i]); }
也可以使用 for-each 遍历数组，但缺点是拿不到数组的下标
for-each 是 for 循环的另外一种使用方式，也叫作增强for循环，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.
int[] array = {1, 2, 3}; //遍历array,每拿到一个元素，就存到x中，然后再将x打印出来 for (int x : array) { System.out.println(x); }
二. 数组是引用类型的介绍
1. 初识JVM的内存分布
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；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 (例如数组int[] arr = new int[]{1, 2, 3}的创建 )，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 。
要理解数组这部分内容我们只简单关心 堆 和 虚拟机栈 这两块空间即可。
2. 基本类型变量与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
- 而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。
- 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 。类似于C语言中的指针，但是Java中引用要比指针的操作更简单 ，结合下面的代码进行理解：
public static void func() { 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，当数组进行创建的时候是在堆空间中创建的对象，而array中存储数组对象的地址。
java中的数组的内存分布要注意和C语言中的区分，不要混淆！
3. 图解理解引用变量
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]); } }
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;
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异常。
注意：Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联
int[] arr = null; System.out.println(arr[0])
执行结果：
三. 数组作为方法的参数和返回值
1. 数组作为函数的参数
数组作为函数的参数实际上是引用变量作为实参，传递的是对象的地址，通过这个地址就可以访问对象，但要注意这里拿的是堆上的地址，java中是拿不到栈上的地址的。
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：
发现在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。
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)
2. 数组作为函数的返回值
比如：获取斐波那契数列的前N项
public class TestArray { 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]); } } }
四. 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.；同理, 还存在 “三维数组”, “四维数组” 等更复杂的数组, 只不过出现频率都很低
基本语法
数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 };
1. 二维数组的创建和初始化
- 动态初始化
int[][] array1 = new int[2][3];
- 静态初始化
注意：初始化时代表二维数组一行的 { } 必须给出
int[][] array2 = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6}}; int[][] arrays = {{1,2,3},{4,5,6}};
2. 不规则数组
Java允许创建不规则数组，即Java多维数组中各行的列数可以不同。
创建不规则数组时，行数必须给出，而列数可以自己指定大小创建。
int[][] array1 = new int[2][]; array1[0] = new int[3]; array1[1] = new int[4];
3. 遍历二维数组
public static void main5(String[] args) { int[][] array1 = new int[2][3]; //第一种方法 for (int i = 0; i < array1.length; i++) { for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) { System.out.print(array1[i][j]+" "); } System.out.println(); } System.out.println(); //第二种方法 for (int[] arr : array1) { for (int x : arr) { System.out.print(x+" "); } System.out.println(); } }
4. 二维数组内存分布图解
注意：Java当中的二维数组，行和行之间的内存空间是不连续的！
五. 操作数组的工具类Arrays
Arrays类位于java . util包下，是一个对数组操作的工具类， 其中包含了一些操作数组的常用方法.
Arrays类中的方法可以分为八类：
sort(对数组排序)
binarySearch（二分法查找数组中的元素）
equals（比较两个数组是否相等）
fill（对数组中的指定位置填充相同的内容）
copyOf（数组拷贝）
toString（以字符串形式输出数组）
asList（将数组转换为一个固定的List对象）
hashCode（计算数组的哈希值）
1. toString
功能：
- 把一维层次的数组解析为一个字符串返回
使用实例：
2. deepToString
功能：
- 可以把多维数组转换为字符串返回
使用实例：
3. copyOf
功能：
- 实现数组的拷贝
使用实例：
4. copyOfRange
功能：
- 主要用于对一个已有的数组进行截取复制（局部拷贝），复制出一个左闭右开区间的数组。
使用实例：
5. arraycopy(拓展，不属于Arrays类)
功能：
- 实现数组的局部拷贝
使用实例：
6. clone(拓展，不属于Arrays类)
功能：
- 实现对象的克隆，数组是对象，所以可以用作拷贝数组。
使用实例：
7. equals
功能：
- 比较俩个数组是否相等，相等返回true，不相等返回false
使用实例：
8. fill
功能：
- 给数组中的元素填充为一个固定的值，可以完全填充也可以局部填充，局部填充时参数左必右开
使用实例：
9. binarySearch
功能：
- 查找数组中元素（二分查找），找到返回下标，找不到返回一个负数
使用实例：
10. sort
功能：
- 将数组中的元素进行排序，默认排成升序
使用实例：
11. 模拟实现toString
public static String myToString(int[] array){ if(array == null){ return "null"; } String ret = "["; for (int i = 0; i < array.length; i++) { ret += array[i]; if(i != array.length-1){ ret += ","; } } ret += "]"; return ret; } public static void main(String[] args) { int[] array = {1,2,3,4,5,6}; String ret = myToString(array); System.out.println(ret); }
