JavaSe语法 -- 数组基础篇

水深无声 2024-03-25 17:17 63阅读 0赞

#### 一. 什么是数组 ####

数组可以简单的看成一个**相同元素的集合**, 在内存中是一段连续的存储空间.

一个数组简易模型  
![在这里插入图片描述][e2412b3f544e4177b7ae500499ba720a.png]  
从上述这个简易模型中, 我们可以得到以下信息:

1.  数组中存放的元素都是相同类型的
2.  数组的内存空间是相连的
3.  每个空间都有一个编号(即常说的数组下标), 从 0 开始

#### 二. 数组的创建 ####

T\[ \] 数组名 = new T\[N\]

T : 表示数组类型  
N : 表示数组长度

例如: int \[ \] array = new int \[ 10 \];  
意为创建一个数组名为 array 且 数组元素为 10个 的整形数组

#### 三. 数组的初始化 ####

1.动态初始化 : 在创建数组时, 直接指定数组中的元素个数

int[] array1 = new int[10];

2.静态初始化 : 在创建的时候不指定数组元素个数, 而是直接将具体内容进行指定.

int[] array2 = new int[] {
        1,2,3,4};

3.当我们不知道初始化为何值时, 应当初始化赋值为 null, 而不能是其他基础类型  
![在这里插入图片描述][3c2f93d978754b6aad097f86d56d8fa6.png]  
并且, 在初始化为 null 后, 不能被引用, 也就是一个不指向对象的引用, 否则会空指针异常  
![在这里插入图片描述][5ad49c9d838d4e42a7ff8e12e6802071.png]

静态初始化有几个特点

1.  虽然没有指定具体长度, 但是数组的长度在编译器编译时会根据 \{ \} 括号中的元素进行确定
2.  \{ \} 括号中的数据类型必须与 \[ \] 前的类型一致
3.  静态初始化可以省略创建时的 new T \[ \]

int[] array3 = {
        1,2,3,4};

**对于数组的初始化, 有以下几个特点 :**

1.如果数组中存储的元素类型为基本类型, 未初始化则数组中的数据值均为基本类型对应的默认值

例如为 int 类型

int[] array1 = new int[10];
            System.out.println(Arrays.toString(array1));

![在这里插入图片描述][315fa2c08a5c4d6f86a6711624f9fd05.png]

例如为 double 类型

double[] array1 = new double[10];
            System.out.println(Arrays.toString(array1));

![在这里插入图片描述][809e0ce7d566470993f42c00eb738f46.png]

2.如果数组中存储的数据类型为引用类型, 则 默认值为 null

String[] array1 = new String[10];
            System.out.println(Arrays.toString(array1));

![在这里插入图片描述][7775886953fe433a8ef778c8c921507d.png]

3.**变量未初始化时, 不允许被使用**  
![在这里插入图片描述][49eae929cace4aedb289215f9aabb7d9.png]

#### 四. 数组是引用类型 ####

在 Java 中, 数组是为**引用类型**的, 并非由前面 指定的某个类型它则为该类型. 那么, 该如何去理解数组是引用类型这句话呢? 需要从数组在内存中的存储说起.

了解存储前, 需要先了解 JVM (Java Virtual Machine) 是什么? 简单来说 JVM 就是 Java虚拟机

![在这里插入图片描述][89b045d399fe4d1a8741a82fe4a606a1.png]  
如果对于内存中的数据不加以区分, 内存管理起来就会非常麻烦, 因此在 JVM 中, 将其大致划分为图中几个数据区

方法区 : 用于存储已被虚拟机加载的**类信息、常量、静态变量**, 即编译器编译后的代码等数据

堆 : 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**

虚拟机栈 : 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 : 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** (源码中的一些 Native 方法)

程序计数器 : 只是一个很小的空间, **保存下一条执行的指令的地址**

大致了解了 JVM 那么, 数组是如何在 JVM 中存储的呢?

int[] array = new int[] {
        1,2,3,4};
            int a = 10;
            double b = 9.9;

根据上面 JVM 运行时数据区, 数组 array 是 main 方法中的局部变量, a, b 均为局部变量, 因此在 存储在 JVM 的虚拟机栈中(以下简称栈), 而数组的内容属于 new 创建的对象, 位于堆上, 可以画出如下简图 :

![在这里插入图片描述][b6cdbf605b6447d3aea65c2b00aeea29.png]  
可以看出, array数组在栈上存储的是 数组空间的地址  
![在这里插入图片描述][80f89ae9cecc42d5b4f87e40ae9a74a5.png]

对数组是引用类型有一定了解以后, 看看下面这段代码输出什么?

public static void main(String[] args) {
        
            int[] array = new int[] {
        1,2,3,4};
            fun1(array);
            System.out.println(Arrays.toString(array));
            fun2(array);
            System.out.println(Arrays.toString(array));
        }
    
        public static void fun1(int[] array) {
        
            array = new int[10];
        }
    
        public static void fun2(int[] array) {
        
            array[1] = 99;
        }

这儿很容易犯错, 都以为fun1(array) 过后 输出 array里的内容为 \{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0\}  
![在这里插入图片描述][5e413eb909ed47f59c853b0a0074d76e.png]

你答对了嘛? 为什么呢? 我们通过刚刚的 JVM 运行时数据区来结合理解

![在这里插入图片描述][62e7406ff66f451896e141293b19d8d2.png]  
, 在栈上面首先创建了 array 这个变量, 并且在堆上开辟了一块儿空间存储 \{1,2,3,4\}这组数据. 当我们调用 fun1() 方法时, array 作为形参传入, 此时 fun1() 中的 array 也指向同一块空间 即 0x11, 进入fun1() 方法内部后, array 此时开辟了一块儿新的空间, 因此此时 array 指向新的空间, fun1() 中的 array 存储的就是新的地址 0x33

![在这里插入图片描述][b21f5a95f7804c6288b05cf7273a7130.png]  
当调用方法结束时, 我们打印的是实参的 array, fun1() 方法中的 array 指向 和实参中的array不一样, 并不影响我们输出, 因此输出结果为 \{1,2,3,4\}

再来看调用 fun2() 方法时, 传入 array 作为形参 此时 fun2() 中的 形参 array 指向同一块儿空间 \{1,2,3,4\}, 当我们去修改这块空间中的 array\[1\]元素时, 此时就变成了\{1,99, 3,4\}, 当我们调用完 fun2() 以后, 该空间中的 array\[1\] 已经被修改了 再来打印 array 输出时, 结果就为 \{1,99,3,4\}

![在这里插入图片描述][1f5e7f7337cf4f0c9ce4ae62aa7cb474.png]

#### 五. 二维数组 ####

##### 1. 二维数组的创建 #####

1 数据类型 \[ \] \[ \] 数组名 = new 数据类型 \[行数\] \[列数\]

2.Java 中二维数组的行数, 列数可用变量来指定

int row = 3;
    int line = 3;
    int[][] array = new int[row][line];

##### 2. 数组的初始化 #####

1.给数组分配空间大小, 但不能被修改, 在赋值

T\[ \]\[ \] 数组名= new T\[行数\]\[列数\];

int[][] array1 = new int[3][3];

2.通过 new 给数组直接赋值, 但不给定空间大小

T\[ \]\[ \] 数组名= new T\[行数\]\[列数\]\{ \{值1, 值2, 值3\}, \{值4, 值5, 值6\}, \{值7, 值8, 值9\}\};

int[][] array2 = new int[][]{
        {
        1,2,3},{
        4,5,6},{
        7,8,9}};
    // 编译器会自动计算 array 数组的大小

3.直接赋值, 不予分配空间大小

T\[ \]\[ \] 数组名= \{ \{值1, 值2, 值3\}, \{值4, 值5, 值6\}, \{值7, 值8, 值9\}\};

int[][] array3 = {
        {
        1,2,3},{
        4,5,6},{
        7,8,9}};

4.指定行数但不指定列数  
T\[ \]\[ \] 数组名= new T\[行数\]\[ \]

int[][] array4 = new int[3][];

##### 3. 二维数组是特殊的一维数组 #####

在一维数组中, 我们可以通过Arrays.toString() 方法来直接打印, 那么二维数组是不是也可以?

int[][] array1 = new int[3][3];
            System.out.println(Arrays.deepToString(array1));

![在这里插入图片描述][ffb4aefb70244eb1a982bd6fca0adc5d.png]

打印的结果却像我们在一维数组中直接输出一维数组看到的地址, 由此可以说明二维数组是特殊的一维数组, 借助前面的 JVM 运行时数据分区图可以知道

![在这里插入图片描述][46e41d8b1b0d486387d65c2edcbe0518.png]  
那么, 在 Java 中我们是如何打印二维数组呢? 需要借助到一个方法

System.out.println(Arrays.deepToString(array1));

![在这里插入图片描述][a58dae22a3c8454fa28144c2422d6f7c.png]

##### 4. 打印二维数组 #####

1.  常规打印

int[][] array = new int[row][line];
           	for (int i = 0; i < row; i++) {
        
               for (int j = 0; j < line; j++) {
        
                   System.out.println(array[i][j] + " ");
               }
               System.out.println();
           }

此处并未进行初始化赋值, 因此每个值都是对应基本类型默认值

![在这里插入图片描述][a16f7a9fcb894db7b1de9f228476be0f.png]  
对于常规打印循环条件来说, 如果行列数过大, 数是不现实的, 我们可以借助二维数组是特殊的一维数组这一特点, 写出 行, 列之间的关系

for (int i = 0; i < array.length; i++) {
        
                for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
        
                    System.out.print(array[i][j] + " ");
                }
                System.out.println();
            }
            System.out.println(Arrays.toString(array));

此时, array.length 描述的是行数, array\[i\],length 描述的是 每一行有多少列, 即可得出列数.

![在这里插入图片描述][3834090388ff4814a848af2cdae01ece.png]

2.迭代器打印

int row = 3;
    	int line = 3;
    	int[][] array = new int[row][line];
            for (int[] arr : array) {
        
                for (int x : arr) {
        
                    System.out.print(x+" ");
                }
                System.out.println();
            }

由于二维数组是特殊的一维数组, 因此在第一层循环中, 接收 array 的类型为 一个一维数组, 第二层才是这个一维数组的基本类型

![在这里插入图片描述][b5f0fef1ab174d11add81e29d773e84c.png]

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