1.数组的基本定义
1.1为什么要使用数组
假设现在要存五个学生的JavaSE考试成绩，并对其进行输出，按照之前掌握的知识点，我们会写出如下代码：
public class TestStudent { public static void main(String[] args) { int score1 = 70; int score2 = 80; int score3 = 90; int score4 = 95; int score5 = 85; System.out.println(score1); System.out.println(score2); System.out.println(score3); System.out.println(score4); System.out.println(score5); } }
上述代码没有任何问题，但不好的是：如果有20名同学呢，需要创建20个变量吗？仔细观察这些学生成绩可以发现：所有成绩的类型都是相同的，那Java中存在可以存储相同类型多个数据的类型吗？这就是本节要讲的数组。
1.2什么是数组
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。比如现实中的车库：
在Java中，包含6个整形类型元素的数组，就相当于上图中连在一起的6个车位，从上图中可以看到：
- 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，起始位置的编号是0，即数组的下标。
那 在程序中如何创建数组呢？
1.3数组的创建及初始化
1.3.1数组的创建
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。
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 String[3]; //创建一个可以容纳3个字符串元素的数组
1.3.2数组的初始化
数组的初始化主要分为动态初始化以及静态初始化。
- 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}; double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0}; String[] array3 = new String[]{"hello", "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[]。（一般都这样写）
//注意：虽然省去了new T[]，但是编译器在编译代码时还是会还原 int[] array1 = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}; double[] array2 = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0}; String[] array3 = {"hello", "java", "!!!"};
- 数组也可以按照如下C语言个数创建，但不推荐。
int arr[] = {1, 2, 3, 4};
- 静态和动态初始化也可以分为两步，但是省略格式不可以。
int[] array1; array1 = new int[10]; int[] array2; array2 = new int[]{1, 2, 3}; //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：
如果数组存储元素类型为引用类型，默认值为null。
1.4数组的使用
1.4.1数组中元素访问
数组在内存中是一段连续的空间，空间编号都是从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他任何位置的元素。比如：
int[] array = new int[]{10, 20, 30, 40}; System.out.println(array[0]); //输出10 System.out.println(array[0]); //输出20 System.out.println(array[1]); //输出30 System.out.println(array[3]); //输出40 //也可以通过[]对数组中的元素进行修改 array[0] = 100; System.out.println(array[0]); //输出100
【注意事项】：
- 数组时一段连续的空间，因此支持随机访问，即通过下标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访问。
int[] array = {1, 2, 3}; System.out.println(array[3]); //执行结果： Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 报错-->数组越界
抛出了java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException异常，使用数组一定要下标谨防越界。
1.4.2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。
int[] array = new int[]{10, 20, 30, 40}; System.out.println(array[0]); System.out.println(array[1]); System.out.println(array[2]); System.out.println(array[3]);
上述代码可以起到对数组中元素遍历的目的，但问题是：
- 如果数组中增加了一个元素，就需要增加一条打印语句；
- 如果输入中有100个元素，就需要写100个打印语句；
- 如果现在要把打印修改为给数组中每个元素加1，修改起来非常麻烦。
通过观察代码可以发现，对数组中每个元素的操作都是相同的，则可以使用循环来进行打印。
int[] array = new int[]{10, 20, 30, 40}; for(int i = 0; i < 4; i++){ System.out.println(array[i]); }
改成循环后，上述三个缺陷可以把2和3问题解决，但是无法解决问题1。那能否获取到数组的长度呢？
1.for循环
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}; for(int i = 0; i < array.length; i++){ System.out.println(array[i]); }
2.for-each循环
也可以使用for-each遍历数组（将每个数据取出来，放入x中）
int [] array = {1, 2, 3}; for(int x : array){ System.out.println(x); }
for-each是for循环的另一种使用方式，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.Array.toString方法
借助Java原生方法，将指定的数组以字符串的形式输出。
int[] array = {11, 22, 33, 44}; String ret = Arrays.toString(array); System.out.println(ret);
2.数组时引用类型
2.1初始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的数据。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，而有些数据当方法结束后就要被销毁。
如果对内存中存储的数据不加区分的任意存储，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，保存下一跳执行的指令的命令。
- 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相似，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。
arr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，引用变量便可以直接去操作对象。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。
2.3再谈引用变量
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; array1[4] = 500; for(int i = 0; i < array2.length; i++){ System.out.println(array2[i]); } }
2.4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。
public static void main(String[] args) { int[] arr = null; System.out.println(arr[0]); } //执行结果 NullPointerException: Cannot load from int array because "arr" is null
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.
注意：Java中并没有约定null和0号地址的内存有任何关联。
3.数组的应用场景
3.1数据保存
public static void main(String[] args) { int[] array = {1,2,3}; for(int i = 0; i < array.length; i++){ System.out.println(array[i]+" "); } }
3.2作为函数的参数
1.参数传参本数据类型
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
发现在func方法中修改形参 x 的值，不影响实参的num值。
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方法内部修数组的内容，方法外部的数组内容也会改变。
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递，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）。
