一、數(shù)組的基本用法

1.什么是數(shù)組

數(shù)組本質(zhì)上就是讓我們能 “批量” 創(chuàng)建相同類型的變量。

如果我們需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)同一個(gè)類型的變量，則不可能手動(dòng)一個(gè)接一個(gè)地創(chuàng)建，如：int n=10; int m =20;int y = 30;等等，因此數(shù)組能幫我們批量創(chuàng)建同一個(gè)類型的數(shù)據(jù)。

注意事項(xiàng): 在 Java 中, 數(shù)組中包含的變量必須是相同類型。

2.創(chuàng)建數(shù)組

基本語(yǔ)法：

// 動(dòng)態(tài)初始化 
數(shù)據(jù)類型[] 數(shù)組名稱 = new 數(shù)據(jù)類型 [] { 初始化數(shù)據(jù) }; 
// 靜態(tài)初始化
數(shù)據(jù)類型[] 數(shù)組名稱 = { 初始化數(shù)據(jù) };
//不初始化
數(shù)據(jù)類型[] 數(shù)組名稱 = new 數(shù)據(jù)類型[需要?jiǎng)?chuàng)建的數(shù)組長(zhǎng)度];

代碼示例：

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

注意事項(xiàng): 靜態(tài)初始化的時(shí)候, 數(shù)組元素個(gè)數(shù)和初始化數(shù)據(jù)的格式是一致的。

雖然我們也可以使用：int arr[] = {1, 2, 3}; ，但是還是更推薦寫(xiě)成 int[] arr 的形式，int和 [] 是一個(gè)整體。

3.數(shù)組的使用

int[] arr = {1, 2, 3}; 
// 獲取數(shù)組長(zhǎng)度 
System.out.println("length: " + arr.length); // 執(zhí)行結(jié)果: 3 
// 訪問(wèn)數(shù)組中的元素 
System.out.println(arr[1]); // 執(zhí)行結(jié)果: 2 
System.out.println(arr[0]); // 執(zhí)行結(jié)果: 1 
arr[2] = 100; 
System.out.println(arr[2]); // 執(zhí)行結(jié)果: 100

1.使用 arr.length 能夠獲取到數(shù)組的長(zhǎng)度，. 這個(gè)操作為成員訪問(wèn)操作符. 后面在面向?qū)ο笾袝?huì)經(jīng)常用到。

2.使用 [ ] 按下標(biāo)取數(shù)組元素. 需要注意, 下標(biāo)從 0 開(kāi)始計(jì)數(shù)。

3.使用 [ ] 操作既能讀取數(shù)據(jù), 也能修改數(shù)據(jù)。

4.下標(biāo)訪問(wèn)操作不能超出有效范圍 [0, length - 1] , 如果超出有效范圍, 會(huì)出現(xiàn)下標(biāo)越界異常。

代碼示例: 下標(biāo)越界

int[] arr = {1, 2, 3}; 
System.out.println(arr[100]); 
// 執(zhí)行結(jié)果 
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100 at Test.main(Test.java:4)

拋出了 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 異常，使用數(shù)組一定要下標(biāo)謹(jǐn)防越界。

代碼示例:遍歷數(shù)組

所謂 “遍歷” 是指將數(shù)組中的所有元素都訪問(wèn)一遍, 不重不漏，通常需要搭配循環(huán)語(yǔ)句。

int[] arr = {1, 2, 3}; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); 
}
// 執(zhí)行結(jié)果 
1
2
3

代碼示例: 使用 for-each 遍歷數(shù)組

int[] arr = {1, 2, 3}; 
for (int x : arr) { 
 System.out.println(x); 
}
// 執(zhí)行結(jié)果 
1
2
3

for-each 是 for 循環(huán)的另外一種使用方式，能夠更方便的完成對(duì)數(shù)組的遍歷，可以避免循環(huán)條件和更新語(yǔ)句寫(xiě)錯(cuò)。

for-each的另一種使用方式，它只能遍歷數(shù)組的所有數(shù)據(jù)，遍歷時(shí)x能讀取數(shù)組中的對(duì)應(yīng)下標(biāo)中的數(shù)據(jù)。

代碼示例：

int[] arr={1,2,3,4,2};
int count = 0 ;
for (int x:arr) {
     if(x==2) {
      count++;
     }
}
 System.out.println(count);//結(jié)果為2

二、數(shù)據(jù)作為方法參數(shù)

1.基本用法

代碼示例: 打印數(shù)組內(nèi)容

public static void main(String[] args) { 
 int[] arr = {1, 2, 3}; 
 printArray(arr); 
}
public static void printArray(int[] a) { 
 for (int x : a) { 
   System.out.println(x); 
 }
}
// 執(zhí)行結(jié)果 
1
2
3

注意：

1.int[] a 是函數(shù)的形參, int[] arr 是函數(shù)實(shí)參。

2.如果需要獲取到數(shù)組長(zhǎng)度, 同樣可以使用 a.length 。

2.理解引用類型

代碼示例1 參數(shù)傳內(nèi)置類型

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); 
}
// 執(zhí)行結(jié)果 
x = 10 
num = 0

代碼示例2 參數(shù)傳數(shù)組類型

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]); 
}
// 執(zhí)行結(jié)果 
a[0] = 10 
arr[0] = 10

我們發(fā)現(xiàn), 在方法內(nèi)部修改數(shù)組內(nèi)容, 方法外部也發(fā)生改變.

此時(shí)數(shù)組名 arr 是一個(gè) “引用” ， 當(dāng)傳參的時(shí)候, 是按照引用傳參，引用類型類似于C語(yǔ)言中的指針，但卻有許多地方不同。

引用可以理解為：創(chuàng)建一個(gè)引用只是相當(dāng)于創(chuàng)建了一個(gè)很小的變量, 這個(gè)變量保存了一個(gè)整數(shù), 這個(gè)整數(shù)表示內(nèi)存中的一個(gè)地址。

針對(duì) int[] arr = new int[]{1, 2, 3} 這樣的代碼, 內(nèi)存布局如圖：

當(dāng)我們創(chuàng)建 new int[]{1, 2, 3} 的時(shí)候, 相當(dāng)于創(chuàng)建了一塊內(nèi)存空間保存三個(gè) int。接下來(lái)執(zhí)行 int[] arr = new int[]{1, 2, 3} 相當(dāng)于又創(chuàng)建了一個(gè) int[] 變量, 這個(gè)變量是一個(gè)引用類型, 里面只保存了一個(gè)整數(shù)(數(shù)組的起始內(nèi)存地址)

3.接下來(lái)傳參相當(dāng)于 int[] a = arr , 內(nèi)存布局如圖：

4. 接下來(lái)我們修改 a[0] , 此時(shí)是根據(jù) 0x100 這樣的地址找到對(duì)應(yīng)的內(nèi)存位置, 將值改成 100 。內(nèi)存布局如圖：

正是因?yàn)閕nt[] arr與int[] a指向的內(nèi)存空間都為在arr創(chuàng)建時(shí)的新的對(duì)象（三個(gè)整型數(shù)據(jù)），因此雖然其中一個(gè)數(shù)據(jù)改了，但是arr與a指向的空間不變，因此arr與a都會(huì)隨著對(duì)象的改變而改變，這就是引用。

總結(jié): 所謂的 “引用” 本質(zhì)上只是存了一個(gè)地址，Java 將數(shù)組設(shè)定成引用類型, 這樣的話后續(xù)進(jìn)行數(shù)組參數(shù)傳參, 其實(shí)只是將數(shù)組的地址傳入到函數(shù)形參中，這樣可以避免對(duì)整個(gè)數(shù)組的拷貝(數(shù)組可能比較長(zhǎng), 那么拷貝開(kāi)銷就會(huì)很大）

3.認(rèn)識(shí)null

null 在 Java 中表示 “空引用” , 也就是一個(gè)無(wú)效的引用。
代碼示例：

int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);
// 執(zhí)行結(jié)果
Exception in thread “main” java.lang.NullPointerException at Test.main(Test.java:6)

null 的作用類似于 C 語(yǔ)言中的 NULL (空指針), 都是表示一個(gè)無(wú)效的內(nèi)存位置。 因此不能對(duì)這個(gè)內(nèi)存進(jìn)行任何讀寫(xiě)操作， 一旦嘗試讀寫(xiě), 就會(huì)拋出 NullPointerException.

注：Java 中并沒(méi)有約定 null 和 0 號(hào)地址的內(nèi)存有任何關(guān)聯(lián)。即使是打印，打印的結(jié)果也為null。

4.JVM內(nèi)存區(qū)域劃分

在一開(kāi)始學(xué)Java時(shí)我們就知道JVM的全稱是Java虛擬機(jī)，它能夠運(yùn)行Java編譯后的字節(jié)碼文件，實(shí)際上運(yùn)行時(shí)它也要開(kāi)辟棧幀、堆內(nèi)分配內(nèi)存等等，因此就有了JVM的內(nèi)存布局。

JVM內(nèi)存布局大概可以分為六個(gè)區(qū)域：程序計(jì)數(shù)器、JVM虛擬機(jī)棧、JVM本地方法棧、方法區(qū)、堆區(qū)及運(yùn)行時(shí)常量池。它們之間的內(nèi)存布局：

• 程序計(jì)數(shù)器 (PC Register): 只是一個(gè)很小的空間, 保存下一條執(zhí)行的指令的地址
• 虛擬機(jī)棧(JVM Stack): 重點(diǎn)是存儲(chǔ)局部變量表(當(dāng)然也有其他信息)，我們剛才創(chuàng)建的 int[] arr 這樣的存儲(chǔ)地址的引用就是在這里保存。
• 本地方法棧(Native Method Stack): 本地方法棧與虛擬機(jī)棧的作用類似，只不過(guò)保存的內(nèi)容是Native方法的局部變量，native方法的運(yùn)行速度是非?？斓?，在有些版本的 JVM 實(shí)現(xiàn)中(例如HotSpot), 本地方法棧和虛擬機(jī)棧是一起的。
• 堆(Heap): JVM所管理的最大內(nèi)存區(qū)域. 使用 new 創(chuàng)建的對(duì)象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2, 3} )
• 方法區(qū)(Method Area): 用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)，方法編譯出的的字節(jié)碼就是保存在這個(gè)區(qū)域。
• 運(yùn)行時(shí)常量池(Runtime Constant Pool): 是方法區(qū)的一部分, 存放字面量(字符串常量)與符號(hào)引用(注意 從 JDK1.7 開(kāi)始, 運(yùn)行時(shí)常量池在堆上)

Native 方法:
JVM 是一個(gè)基于 C++ 實(shí)現(xiàn)的程序. 在 Java 程序執(zhí)行過(guò)程中, 本質(zhì)上也需要調(diào)用 C++ 提供的一些函數(shù)進(jìn)行和操作系統(tǒng)底層進(jìn)行一些交互. 因此在 Java 開(kāi)發(fā)中也會(huì)調(diào)用到一些 C++ 實(shí)現(xiàn)的函數(shù)。
這里的 Native 方法就是指這些 C++ 實(shí)現(xiàn)的, 再由 Java 來(lái)調(diào)用的函數(shù)。

此處對(duì)JVM的內(nèi)存布局只做了解，重點(diǎn)掌握J(rèn)VM虛擬機(jī)棧中存的是什么，而堆上存的額又是什么即可。

局部變量和引用保存在棧上, new 出的對(duì)象保存在堆上.

堆的空間非常大, 棧的空間比較小.

堆是整個(gè) JVM 共享一個(gè), 而棧每個(gè)線程具有一份(一個(gè) Java 程序中可能存在多個(gè)棧).

5.數(shù)組作為方法的返回值

代碼示例: 寫(xiě)一個(gè)方法, 將數(shù)組中的每個(gè)元素都 * 2

// 直接修改原數(shù)組 
class Test { 
 public static void main(String[] args) { 
 int[] arr = {1, 2, 3}; 
 transform(arr); 
 printArray(arr); 
}
public static void printArray(int[] arr) { 
 for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 
 System.out.println(arr[i]); 
 } 
}
 public static void transform(int[] arr) { 
   for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 
   arr[i] = arr[i] * 2; 
   } 
  } 
 }

這個(gè)代碼固然可行, 但是破壞了原有數(shù)組. 有時(shí)候我們不希望破壞原數(shù)組, 就需要在方法內(nèi)部創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)組, 并由方法返回出來(lái)。在Java中方法可以返回一個(gè)數(shù)組。

// 返回一個(gè)新的數(shù)組 class Test { 
public static void main(String[] args) { 
int[] arr = {1, 2, 3}; 
int[] output = transform(arr); 
printArray(output); 
}
 public static void printArray(int[] arr) { 
  for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 
  System.out.println(arr[i]); 
  } 
}
public static int[] transform(int[] arr) { 
   int[] ret = new int[arr.length]; 
   for (int i = 0; i < arr.length; i++) { 
      ret[i] = arr[i] * 2; 
   }
  return ret; 
} 
}

這樣的話就不會(huì)破壞原有數(shù)組了。

另外由于數(shù)組是引用類型, 返回的時(shí)候只是將這個(gè)數(shù)組的首地址返回給函數(shù)調(diào)用者, 沒(méi)有拷貝數(shù)組內(nèi)容, 從而比較高效。

6.關(guān)于數(shù)組的地址

在Java中，為了維護(hù)數(shù)據(jù)的安全，我們是拿不了數(shù)組的地址的（已經(jīng)被特殊處理過(guò)）。若想打印數(shù)組的地址，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)結(jié)果如下：

為什么打印結(jié)果會(huì)如此呢？

我們進(jìn)入println的源代碼中可以看到println中有一個(gè)方法是專門(mén)對(duì)地址進(jìn)行特殊處理：

它是根據(jù)哈希來(lái)對(duì)數(shù)組地址進(jìn)行處理的，雖然如此，但是數(shù)組的地址仍然是只有唯一的一個(gè)。

四、數(shù)組練習(xí)

1.數(shù)組轉(zhuǎn)字符串

代碼示例：

import java.util.Arrays 
int[] arr = {1,2,3,4,5,6}; 
String newArr = Arrays.toString(arr); 
System.out.println(newArr); 
// 執(zhí)行結(jié)果 
[1, 2, 3, 4, 5, 6]

使用這個(gè)方法后續(xù)打印數(shù)組就更方便一些。

Java 中提供了 java.util.Arrays 包, 其中包含了一些操作數(shù)組的常用方法。

2.數(shù)組拷貝

代碼示例：

import java.util.Arrays 
int[] arr = {1,2,3,4,5,6}; 
int[] newArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length); 
System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr)); 
arr[0] = 10; 
System.out.println("arr: " + Arrays.toString(arr)); System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr)); 
// 拷貝某個(gè)范圍. 
int[] newArr = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4); 
System.out.println("newArr2: " + Arrays.toString(newArr2));

注意事項(xiàng): 相比于 newArr = arr 這樣的賦值, copyOf 是將數(shù)組進(jìn)行了 深拷貝, 即又創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)組對(duì)象, 拷貝原有數(shù)組中的所有元素到新數(shù)組中. 因此, 修改原數(shù)組, 不會(huì)影響到新數(shù)組。而淺拷貝則是拷貝時(shí)原數(shù)組。

其實(shí)拷貝數(shù)組的方法有4種。

1.for循環(huán)進(jìn)行一個(gè)接一個(gè)地拷貝

2.Arrays.copyOf ，調(diào)用Arrays包中的類來(lái)實(shí)現(xiàn)

3.System.arraycopy ，能夠設(shè)置從什么位置處開(kāi)始拷貝到什么位置結(jié)束(拷貝的速度最快)

4.數(shù)組名.clone()

雖然這四種拷貝數(shù)組的方法都是有了深拷貝具備的特點(diǎn)（拷貝到新數(shù)組中，改變新數(shù)組內(nèi)的數(shù)據(jù)，原數(shù)組不會(huì)改變）。但是它們處理的都是簡(jiǎn)單類型，面試時(shí)都回答它們是淺拷貝即可。

代碼示例：

for循環(huán)拷貝：

int[] arr={1,2,3,4};
int[] a=new int[4];
for(int i=0;i<arr.length;i++) {
a[i]=arr[i];
}
for (int x:a) {
 System.out.println(x);
}

System.arraycopy拷貝：

 int[] arr={1,2,3,4};
 int[] a=new int[arr.length];
 System.arraycopy(arr,0,a,0,arr.length);
 System.out.println(Arrays.toString(a));

數(shù)組名.clone拷貝：

int[] arr={1,2,3,4};
int[] a=new int[arr.length];
a=arr.clone();
System.out.println(Arrays.toString(a));

五、二維數(shù)組

1.二維數(shù)組的語(yǔ)法

二維數(shù)組本質(zhì)上也就是一維數(shù)組, 只不過(guò)每個(gè)元素又是一個(gè)一維數(shù)組。

基本語(yǔ)法：

數(shù)據(jù)類型[][] 數(shù)組名稱 = new 數(shù)據(jù)類型 [行數(shù)][列數(shù)] { 初始化數(shù)據(jù) };

代碼示例：

int[][] arr = { {1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12} };
for (int row = 0; row < arr.length; row++) { 
 for (int col = 0; col < arr[row].length; col++) { 
 System.out.printf("%d\t", arr[row][col]); 
 }
System.out.println(""); 
}
// 執(zhí)行結(jié)果 
1 2 3 
4 5 6 
7 8 9 
10 11 12

注意：Java中二維數(shù)組只能省略列，不能省略行，否則編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)。

二維數(shù)組可以自定義，那么如何自定義呢？

代碼示例：

int[][] arr=new int[2][];
arr[0]=new int[]{1,2,3};
arr[1]=new int[]{4,5};
for (int[] a:arr) {
  for (int x:a) {
    System.out.print(x+" ");
  }
  System.out.println();
}

運(yùn)行結(jié)果：

2.二維數(shù)組的結(jié)構(gòu)

此處我們針對(duì)數(shù)組int[2][3]進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，同樣，在創(chuàng)建新的二維數(shù)組的對(duì)象時(shí)它們存儲(chǔ)在堆區(qū)，而數(shù)組名（變量）是引用，存放在棧區(qū)。

注意：在Java中要取到二維數(shù)組的行號(hào)，它實(shí)際上也是一個(gè)一維數(shù)組，因此上面的打印二維數(shù)組的代碼中取行號(hào)的方式是arr.length，正是行號(hào)是一個(gè)一維數(shù)組，因此要取二維數(shù)組的每一列的方式是arr[row].length。

3.用for-each遍歷二維數(shù)組

若要用foreach遍歷二維數(shù)組：

代碼示例：

int[][] arr={{1,2,3},{2,3,4}};
for (int[] tmp:arr) {
  for (int x:tmp) {
     System.out.print(x+" ");
  }
System.out.println();
}

總結(jié)

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來(lái)幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容！

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