Java数组

Java数组学习

数组概述

Java的数组要求所有的数组元素具有相同的数据类型。因此，在一个数组中，数组元素的类型是唯一的，即一个数组里只能存储一种数据类型的数据，而不能存储多种数据类型的数据。

PS：因为Java语言是面向对象的语言，而类与类之间可以支持继承关系，这样可能产生一个数组里可以存放多种数据类型的假象。例如有一个水果数组，要求每个数组元素都是水果，实际上数组元素既可以是苹果，也可以是香蕉，但这个数组的数组元素的类型还是唯一的，只能是水果类型。

数组也是一种数据类型，它本身是一种引用类型。例如int是一个基本类型，但int[]（这是定义数组的一种方式）就是一种引用类型了。

数组定义

type [] arrayName;

type arraryName[];

数组是一种引用类型的变量，因此使用它定义一个变量时，仅仅表示定义了一个引用变量（也就是定义了一个指针），这个引用变量还未指向任何有效的内存，因此定义数组时不能指定数组的长度。而且由于定义数组只是定义了一个引用变量，并未指向任何有效的内存空间，所以还没有内存空间来存储数组元素，因此这个数组也不能使用，只有对数组进行初始化后才可以使用。

数组初始化

初始化，就是为数组的数组元素分配内存空间，并为每个数组元素赋初始值。

数组的初始化有如下两种方式。

静态初始化：初始化时由程序员显式指定每个数组元素的初始值，由系统决定数组长度。

arratName =new type[] {element1,element2...}

简化写法：arrayName={element1,element2...};

int [] array =new int [] {5,6,8,0}

int [] array=

动态初始化：初始化时程序员只指定数组长度，由系统为数组元素分配初始值。

arrayName =new type[length];

int [] prices =new int[5];

系统按如下规则分配初始值。

数组元素的类型是基本类型中的整数类型（byte、short、int和long），则数组元素的值是0。

数组元素的类型是基本类型中的浮点类型（float、double），则数组元素的值是0.0.

数组元素的类型是基本类型中的字符类型（char），则数组元素的值是'\u0000'。

数组元素的类型是基本类型中的布尔类型（boolean），则数组元素的值是false。

数组元素的类型是引用类型（类、接口和数组），则数组元素的值是null。

数组使用

System.out.println(arr[1]);

arr[1]="aaaa";

如果访问数组元素时指定的索引值小于0，或者大于等于数组的长度，编译程序不会出现任何错误，但运行时出现异常：java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:N（数组索引越界异常），异常信息后的N就是程序员试图访问的数组索引。

ForEach循环

for( type variableName : attay | collention)

{//variableName 自动迭代访问每个元素

}

eg：

for(String book :books ){
    book="aaa";
    System.out.println(book);
}

内存中的数组

数组引用变量只是一个引用，这个引用变量可以指向任何有效的内存，只有当该引用指向有效内存后，才可通过该数组变量来访问数组元素。

与所有引用变量相同的是，引用变量是访问真实对象的根本方式。也就是说，如果我们希望在程序中访问数组对象本身，则只能通过这个数组的引用变量来访问它

实际的数组对象被存储在堆（heap）内存中；如果引用该数组对象的数组引用变量是一个局部变量，那么它被存储在栈（stack）内存中。数组在内存中的存储示意图如下图所示。PS（图片来源于传播智客）

栈内存与堆内存区别：

当一个方法执行时，每个方法都会建立自己的内存栈，在这个方法内定义的变量将会逐个放入这块栈内存里，随着方法的执行结束，这个方法的内存栈也将自然销毁。因此，所有在方法中定义的局部变量都是放在栈内存中的；当我们在程序中创建一个对象时，这个对象将被保存到运行时数据区中，以便反复利用（因为对象的创建成本通常较大），这个运行时数据区就是堆内存。堆内存中的对象不会随方法的结束而销毁，即使方法结束后，这个对象还可能被另一个引用变量所引用（在方法的参数传递时很常见），则这个对象依然不会被销毁。只有当一个对象没有任何引用变量引用它时，系统的垃圾回收器才会在合适的时候回收它。

当我们看一个数组时，一定要把数组看成两个部分：一部分是数组引用，也就是在代码中定义的数组引用变量；还有一部分是实际的数组对象，这部分是在堆内存里运行的，通常无法直接访问它，只能通过数组引用变量来访问。

基本类型数组的初始化

int [] arr;
arr=new int [5];
for(int i=0;i<arr.length;i++){
    arr[i]=i+100;
}

执行第一行内存如下

执行第二行

执行for循环

引用类型数组的初始化

class person{
    public int age;
    public double height;
    public void info(){
        sout;
    }
}
//main中
Person []stu;
stu=new Person[2];
person zhang=new Person();
zhang.age=18;
zhang.height=120;
person li=new Person();
li.age=14;
li.height=130;
stu[0]=zhang;
stu[1]=li;
li.info();
stu[1].info();

执行Person[]stu;代码时，这行代码仅仅在栈内存中定义了一个引用变量，也就是一个指针，这个指针并未指向任何有效的内存区.

初始化后内存变化

声明两个Person变量，zhang和li，此时在栈内存中分配两块内存用于存储变量zhang和li，在堆内存中分配两块内存用于存储zhang和li的数据，如下图

给stu数组赋值后堆内存变化如下：

多维数组

二维数组定义

type [][] arrName;

Java语言采用上面的语法格式来定义二维数组，但它的实质还是一维数组，只是其数组元素也是引用，数组元素里保存的引用指向一维数组。

接着对这个“二维数组”执行初始化，同样可以把这个数组当成一维数组来初始化，把这个“二维数组”当成一个一维数组，其元素的类型是type[]类型，则可以采用如下语法进行初始化：

arrName=new type [length][]

工具类

Java提供的Arrays类里包含的一些static修饰的方法可以直接操作数组，这个Arrays类里包含了如下几个static修饰的方法（static修饰的方法可以直接通过类名调用）。

int binarySearch(type[]a,type key)：使用二分法查询key元素值在a数组中出现的索引；如果a数组不包含key元素值，则返回负数。调用该方法时要求数组中元素已经按升序排列，这样才能得到正确结果。

int binarySearch(type[]a,int fromIndex,int toIndex,type key)：这个方法与前一个方法类似，但它只搜索a数组中fromIndex到toIndex索引的元素。

type[]copyOf(type[]original,int newLength)：这个方法将会把original数组复制成一个新数组，其中length是新数组的长度。如果length小于original数组的长度，则新数组就是原数组的前面length个元素；如果length大于original数组的长度，则新数组的前面元素就是原数组的所有元素，后面补充0（数值类型）、false（布尔类型）或者null（引用类型）。

type[]copyOfRange(type[]original,int from,int to)：这个方法与前面方法相似，但这个方法只复制original数组的from索引到to索引的元素。

boolean equals(type[]a,type[]a2)：如果a数组和a2数组的长度相等，而且a数组和a2数组的数组元素也一 一相同，该方法将返回true。

void fill(type[]a,type val)：该方法将会把a数组的所有元素都赋值为val。

void fill(type[]a,int fromIndex,int toIndex,type val)：该方法与前一个方法的作用相同，区别只是该方法仅仅将a数组的fromIndex到toIndex索引的数组元素赋值为val。

void sort(type[]a)：该方法对a数组的数组元素进行排序。

void sort(type[]a,int fromIndex,int toIndex)：该方法与前一个方法相似，区别是该方法仅仅对fromIndex到toIndex索引的元素进行排序。

String toString(type[] a)：该方法将一个数组转换成一个字符串。该方法按顺序把多个数组元素连缀在一起，多个数组元素使用英文逗号（,）和空格隔开。