【JavsSE】数组的定义与使用

2023-07-07 87

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简介： 【JavsSE】数组的定义与使用

1. 数组的基本概念

1.1定义

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。

注：

在java中，包含6个整形类型元素的数组。
数组中存放的元素其类型相同。
数组的空间是连在一起的。
每个空间有自己的编号，位置的编号从0开始，即数组的下标。

1.2数组的创建及初始化

1.2.1数组的创建

模型：

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

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

1.2.2数组的初始化

1. 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]；

2.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。

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[]{"hello", "Java", "!!!"}

注：

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，因此在[]中不用输入数组长度。

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[]。

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

如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null

1.3数组的使用

1.3.1 数组中元素访问

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：

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

1.3.2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.

数组遍历有一共简便的方法：

int[] array = {1, 2, 3};
for (int x : array) {
System.out.println(x);
}

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。

2. 数组是引用类型

2.1 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：

1.程序运行时代码需要加载到内存。

2.程序运行产生的中间数据要存放在内存。

3.程序中的常量也要保存。

4.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。

因此JVM也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分：

1. 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。

2.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。

3.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。

4.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 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。

5.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。

2.2 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；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。

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。

从上图可以看到，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. 数组的应用场景

3.1参数传基本数据类型

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.

3.2参数传数组类型(引用数据类型)

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

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。

总结:当数组作为参数进行传递的时候，其实还是按值传递，只不过测试的值是一个地址，那么就会出现两种情况:

1.形参修改指向: array = new int[10];只会影响形参的指向。

2.形参修改指向对象的值:array[0] = 9;此时才会影响到实参。