1、數(shù)組的基本概念

1.1 我們?yōu)槭裁葱枰獢?shù)組？

假設(shè)說我們要存每個(gè)同學(xué)的期末考試總成績(jī)，如果我們還不知道數(shù)組的話，那我們是不是得新建100個(gè)變量，而且賦值和打印也相當(dāng)?shù)穆闊?nbsp;而且我們發(fā)現(xiàn)成績(jī)的數(shù)據(jù)類型都是一樣的，所以就會(huì)有數(shù)組這個(gè)概念，數(shù)組即是相同類型元素的集合，而且是一塊連續(xù)的存儲(chǔ)空間，每個(gè)空間都有編號(hào)，也就是我們口中常說的數(shù)組下標(biāo)。而且使用數(shù)組，也可以是代碼變得更簡(jiǎn)化，方便的進(jìn)行排序查找等，現(xiàn)在，我們就來進(jìn)入數(shù)組的學(xué)習(xí)把：

1.2 數(shù)組的創(chuàng)建與初始化

我們這期是由淺到深講解的，所以在前邊有一些不理解的問題，請(qǐng)堅(jiān)持往后看，會(huì)得到解決的。

在Java中對(duì)數(shù)組的創(chuàng)建并初始化有兩種方式，分別是靜態(tài)初始化和動(dòng)態(tài)初始化：

public static void arrayInit() {
        int[] array1 = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; //靜態(tài)初始化
        int[] array2 = new int[] { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; //靜態(tài)初始化
    }

這兩種寫法有什么不同呢？第一種雖然省去了 new int[ ]，但是在編譯的時(shí)候還是會(huì)還原成第二種方式，這兩種寫法本質(zhì)上沒有區(qū)別，都是在JVM棧上開辟一個(gè) array1和array2元素，同時(shí)也會(huì)在堆上開辟兩個(gè)一維數(shù)組，這兩個(gè)變量分別存這這兩個(gè)數(shù)組的地址，當(dāng)然，這里你不懂沒關(guān)系，后面我們也會(huì)畫圖一一講解到，你只需要知道，這兩種定義并初始化的方式只是寫法上的不同就可以了！

那定義了數(shù)組但是不初始化呢？

public static void arrayInit() {
        int[] array3 = new int[10]; //動(dòng)態(tài)初始化
        int[] array4 = null;
    }

如果是上面這種創(chuàng)建但是不初始化，array3 里面會(huì)默認(rèn)初始化成0，也就是說，如果數(shù)組中存儲(chǔ)的元素為基本類型，默認(rèn)值為基本類型對(duì)對(duì)應(yīng)的默認(rèn)值0，像 array4 賦值成 null 這種情況，就可以理解成這個(gè)數(shù)組沒有引用任何對(duì)象，這個(gè)地方聽不懂沒關(guān)系，往后看就能懂了。

不知道學(xué)過C語(yǔ)言的小伙伴還記不記得，C語(yǔ)言數(shù)組是可以不完全初始化的，比如說你一個(gè)數(shù)組5個(gè)元素，你只初始化前三個(gè)元素，在C語(yǔ)言中后續(xù)未初始化的元素會(huì)默認(rèn)補(bǔ)0，但是在Java中你就算完全初始化了，如果你指定了元素個(gè)數(shù)的話，也會(huì)報(bào)錯(cuò)，只有在使用 new int[10]，動(dòng)態(tài)初始化的時(shí)候才能寫明數(shù)組元素個(gè)數(shù)，你們也可以下來自己試試。

在Java的數(shù)組中，我們有幾點(diǎn)需要注意：

• 數(shù)組 { } 里面的元素類型一定要跟 [ ] 前面的類型保持一致
• 靜態(tài)初始化的時(shí)候不能指定長(zhǎng)度，動(dòng)態(tài)初始化的時(shí)候 new int[10]需要指定長(zhǎng)度 
• 雖然沒有指定數(shù)組長(zhǎng)度，但是編譯器在編譯的時(shí)候會(huì)根據(jù) { } 里面的元素個(gè)數(shù)來確定數(shù)組的長(zhǎng)度
• 雖然Java數(shù)組可以寫成跟C語(yǔ)言一樣的寫法 int array[ ]，但不推薦，因?yàn)檫@樣語(yǔ)義不明確！
• new int[n] ，[ ]中可以是變量

這里有小伙伴就有個(gè)小問題了，如果我定義了但是沒有初始化，我能不能在下面重新賦值呢？

public static void arrayInit() {
        int[] array3;
        array3 = { 1,2,3,4,5 };
    }

這樣是絕對(duì)不可以的，雖然你現(xiàn)在可能不是很理解，但我們前面有提過，數(shù)組變量 array3 里面放的是地址，這個(gè)在下面我們會(huì)細(xì)講。這里你知道即可。

那如何正確的在定義之后初始化呢？或者重新賦值呢？

public static void arrayInit() {
        int[] array1;
        array1 = new int[10];
        
        int[] array2;
        array2 = new int[]{ 1,2,3,4,5 };   
    }

像如上代碼這樣是ok的，本質(zhì)上其實(shí)就是在堆區(qū)創(chuàng)建了一個(gè)新對(duì)象，這個(gè)我們還是在后面細(xì)講，這里讓你們先見一見，為后面細(xì)節(jié)學(xué)習(xí)作鋪墊。

1.3 數(shù)組的使用

數(shù)組是定義好了，我們?nèi)绾稳ナ褂盟?？在前面我們提到過，數(shù)組是一塊連續(xù)的內(nèi)存空間，都有對(duì)應(yīng)的編號(hào)，也就是下標(biāo)，我們就可以通過下標(biāo)的方式快速訪問數(shù)組的任意位置的元素：

public static void main(String[] args) {
 
        int[] array = { 1,2,3,4,5 };
        array[2] = 88;
        System.out.println(array[2]);
    }

同時(shí)也可以對(duì)下標(biāo)的值進(jìn)行修改，但是這里我們要注意幾點(diǎn)，數(shù)組的下標(biāo)是從 0 開始的，所以最后一個(gè)元素下標(biāo)應(yīng)該是 n-1，也就是Java中大部分采用的都是左閉右開的，即：[ 0，n )

如果我們下標(biāo)越界訪問了，不用擔(dān)心，程序會(huì)直接剖出下標(biāo)越界異常，我們根據(jù)報(bào)錯(cuò)提示去找對(duì)應(yīng)的位置即可。

1.4 數(shù)組的遍歷 

在Java中對(duì)數(shù)組其實(shí)有三種遍歷打印的方式，每一種的情況都會(huì)講明優(yōu)缺點(diǎn)，接著往下看：

for 循環(huán)打印：

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = { 1,2,3,4,5 };
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.print(array[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

這種方式是很常規(guī)的通過下標(biāo)遍歷訪問的方式，對(duì)于數(shù)組的長(zhǎng)度我們可以通過，數(shù)組對(duì)象.length 來獲取數(shù)組的長(zhǎng)度。

for-each 循環(huán)打印：

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = { 1,2,3,4,5 };
        for (int a : array) {
            System.out.print(a + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

這種打印方式呢，在 for 循環(huán)里冒號(hào)的左邊必須是你要打印的數(shù)組里元素的類型定義的變量，右邊則是你要打印數(shù)組的數(shù)組名，下面就可以通過你定義的變量進(jìn)行打印了。for-each是for循環(huán)的另一種使用方式，他能在代碼上更簡(jiǎn)潔，也可以避免循環(huán)條件和更新語(yǔ)句的書寫錯(cuò)誤，但是這樣也有缺陷，比如說這種方式并不能拿到數(shù)組的下標(biāo)。

Arrays工具類打印

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = { 1,2,3,4,5 };
        String ret = Arrays.toString(array); //既然返回的是字符串，我們就用字符串類型來接收
        System.out.println(ret);
        System.out.println(Arrays.toString(array)); //既然有返回值，那我們也可以直接鏈?zhǔn)皆L問
    }
}

首先我們要介紹下Arrays，他是在 java.util 包下的一個(gè)工具類，里面定義了很多對(duì)數(shù)組的操作方法，而 Arrays.toString 他的作用是把數(shù)組轉(zhuǎn)換成字符串并返回，所以嚴(yán)格意義上它并不是遍歷數(shù)組，只是把數(shù)組轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的字符串而已。

以上三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，初學(xué)者結(jié)合實(shí)際情況作應(yīng)用

2、引用類型數(shù)組的深入講解

2.1 簡(jiǎn)單了解 JVM 的內(nèi)存分布

Java的程序需要運(yùn)行在虛擬機(jī)上的，如果對(duì)于內(nèi)存中的數(shù)據(jù)隨意存儲(chǔ)的話，那以后對(duì)內(nèi)存管理起來將會(huì)是很麻煩的一件事，所以JVM也對(duì)所使用的內(nèi)存按照不同的功能進(jìn)行了劃分：

但是我們今天只重點(diǎn)關(guān)心堆和虛擬機(jī)棧這兩塊空間，在后續(xù)學(xué)習(xí)中會(huì)依次詳細(xì)介紹這里面的內(nèi)容：

虛擬機(jī)棧：與方法調(diào)用相關(guān)的一些信息，每個(gè)方法在執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)先創(chuàng)建一個(gè)棧幀，棧幀中包含：局部變量，操作數(shù)棧，動(dòng)態(tài)鏈接，返回地址，以及一些其他的信息，保存的都是與方法執(zhí)行相關(guān)的一些信息，比如：局部變量，當(dāng)方法運(yùn)行結(jié)束了后，棧幀也被銷毀，即棧幀中保存的數(shù)據(jù)也被銷毀了

堆：它是JVM管理的最大內(nèi)存區(qū)域，使用 new 創(chuàng)建的對(duì)象都是在堆上保存的，堆是隨著程序的開始而創(chuàng)建，隨著程序的退出而銷毀，堆中的數(shù)據(jù)只要還有在使用，就不會(huì)被銷毀。

2.2 基本類型變量與引用類型變量的區(qū)別

對(duì)這個(gè)理解特別重要，很關(guān)系到你后面進(jìn)行學(xué)習(xí)，首先我們要區(qū)別這個(gè)兩個(gè)的區(qū)別，先說基本類型變量，這種變量中直接存放的是所對(duì)應(yīng)的值，而引用類型創(chuàng)建的變量，一般稱為對(duì)象的引用，這種變量里存儲(chǔ)的是對(duì)象所在空間的地址，下面我們用一小段代碼，并且畫圖讓大家理解的更清楚：

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        int[] array = { 1,2,3,4,5 };
    }
}

其實(shí)看到這張圖，相信大家就能很好的理解了，其實(shí)我們引用變量并不是存儲(chǔ)了對(duì)象本身，只是存儲(chǔ)了對(duì)象的其實(shí)地址，那我們的 array 只是存儲(chǔ)了在堆中開辟的一維數(shù)組的地址！并沒有把整個(gè)數(shù)組都保存在變量中！通過該對(duì)象的地址，引用變量就可以去操作這個(gè)對(duì)象了！

2.3 通過方法更深刻理解引用變量

有了上面的認(rèn)識(shí)，我們就要來理解下面這兩個(gè)方法的作用了，相信你看完會(huì)有更深刻的認(rèn)識(shí)：

是不是結(jié)果可能跟你想得有點(diǎn)不一樣呢？不用擔(dān)心，我們來一個(gè)個(gè)分析下：

首先我們執(zhí)行的是 func1 我們知道 array 變量中存的是一個(gè)對(duì)象的地址，那么通過傳參給 func1 的 arr1，首先要建立棧幀，把 array 存的地址拷貝到 arr1 當(dāng)中，這樣一來就相當(dāng)于 arr1 也指向了那個(gè)變量，但是我們又 new 了一個(gè)對(duì)象，并把新對(duì)象的地址賦值給了 arr1，相當(dāng)于 arr1  原來存放的地址已經(jīng)被替換了，也就說 arr1 指向了一個(gè)新的對(duì)象，因?yàn)橹皇前?array 存的地址拷貝給了 arr1 所以執(zhí)行完 func1 這個(gè)方法之后，array 并不會(huì)受任何影響，當(dāng)方法結(jié)束，arr2 變量銷毀，因?yàn)閍rr2 銷毀之后沒有變量接著引用在 func1 中 new 的新對(duì)象，所以此時(shí)新的對(duì)象就被 JVM 回收了！

當(dāng)我們執(zhí)行完 func1 時(shí)，就是我們說的結(jié)果，所以 array 的值不受任何影響！

我們接著再來看執(zhí)行 func2 之后的結(jié)果，首先前半部分與 func1 一樣，都是傳遞的 array 指向?qū)ο蟮牡刂?，但?func2 里面語(yǔ)句是直接對(duì) arr2 中對(duì)象的地址進(jìn)行下標(biāo)訪問，修改了 [1] 下標(biāo)處的值，因?yàn)楸举|(zhì) array 和 arr2 引用的都是同一個(gè)對(duì)象，當(dāng) arr2 修改了對(duì)象的值，所以當(dāng)函數(shù)結(jié)束后接著打印 array 指向?qū)ο蟮闹悼隙ㄒ脖恍薷牧?！方法結(jié)束，arr2 被銷毀，但是 arr2 指向的對(duì)象仍然被 array 指向著，所以JVM不會(huì)回收此時(shí)的對(duì)象！

看到這，你肯定有了更深刻的理解，前面有疑問的地方肯定得到了解決，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，這樣后續(xù)進(jìn)行數(shù)組傳參，其實(shí)只是將數(shù)組的地址傳入到形參當(dāng)中，這樣就可以避免對(duì)整個(gè)數(shù)組的拷貝！

在我們目前認(rèn)識(shí)中，如果對(duì)象沒有被引用，則會(huì)自動(dòng)回收，所以不用考慮內(nèi)存泄漏的問題 

2.4 數(shù)組作為函數(shù)返回值

假設(shè)這里我們有一個(gè)題，需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)方法，這個(gè)方法需要獲取斐波那契數(shù)列的前 n 項(xiàng)，需要返回一個(gè)數(shù)組回來，本質(zhì)其實(shí)就是返回?cái)?shù)組的地址，如何實(shí)現(xiàn)呢？

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(8);
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }

當(dāng)然這個(gè)方法如果 n 為1 就會(huì)越界，這個(gè)下來可以自己優(yōu)化下，來到這里我們就來介紹下Arrays這個(gè)工具類里面的一些方法了： 像一些將數(shù)組轉(zhuǎn)換成字符串，數(shù)組二分查找，數(shù)組排序等等，可以下來查閱下幫助手冊(cè)，這里我就不細(xì)說了，交給大家自己去擴(kuò)展了，如果以后用到，我會(huì)進(jìn)行說明。

3、二維數(shù)組

3.1 二維數(shù)組的概念和內(nèi)存布局 

這里我們一定要有一個(gè)概念，二維數(shù)組是一個(gè)特殊的一維數(shù)組，如何理解呢？用文字來說，二維數(shù)組的每個(gè)元素是一維數(shù)組，也就是說，二維數(shù)組的每個(gè)元素里面放的是一維數(shù)組的地址！

相信聽完上面的話，大家可能不是很理解，那我們就定義一個(gè)二維數(shù)組，并畫圖：

public static void main(String[] args) {
        int[][] array = { {1,2,3}, {4,5,6} };
    }

這里就很清晰明了了，圖中也能看到，二維數(shù)組本質(zhì)就是一個(gè)一維數(shù)組，只不過這個(gè)一維數(shù)組的每個(gè)元素存的是地址而已！

3.2 二維數(shù)組的定義和初始化 

 當(dāng)然，二維數(shù)組和一維數(shù)組一樣，同樣的三種定義方式：

int[][] array1 = { {1,2,3}, {4,5,6} }; //兩行三列的二維數(shù)組
int[][] array2 = new int[][]{ {1,2,3}, {4,5,6} };
int[][] array3 = new int[2][3];

如果只是單純的 int[][] array; 這樣數(shù)組里面沒有任何引用對(duì)象，并不能直接使用未引用對(duì)象的數(shù)組，如果不引用最好置null

3.3 二維數(shù)組遍歷

for 循環(huán)打印：

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] array1 = { {1,2,3}, {4,5,6} }; //兩行三列的二維數(shù)組
        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();
    }
}

這里第一個(gè) for 里面的長(zhǎng)度求的是 array1.length，因?yàn)樗旧砭褪且粋€(gè)特殊一維數(shù)組，這樣求出的就是它的行，第二個(gè)for array1[i].length，自然求得就是每一行一維數(shù)組長(zhǎng)度了

for-each 循環(huán)打?。?/strong>

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] array1 = { {1,2,3}, {4,5,6} }; //兩行三列的二維數(shù)組
        for (int[] arr : array1) { //二維數(shù)組的每個(gè)元素是一維數(shù)組，所以每個(gè)元素的類型是int[]
            for (int a : arr) { //arr是一維數(shù)組，每個(gè)數(shù)組的元素的int
                System.out.print(a + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

int[][] array = new int[2][];
array[0] = new int[3];
array[1] = new int[2];