【Java数组笔记】4-1 数组初步

§4-1 Java 数组初步

在本章内容中，我们将要开始学习 Java 中的数组。

目录

• §4-1 Java 数组初步
  • 4-1.1 何为数组？
  • 4-1.2 数组的声明与创建
  • 4-1.3 访问数组
  • 4-1.4 注意事项
  • 4-1.5 内存分析

4-1.1 何为数组？

数组（Array）是相同类型数据的有序集合。

数组描述的是相同类型的若干个数据，按照一定的先后次序排列组合而成。其中，每一个数组元素都可以通过一个下标来访问它们。

使用数组可以将多个相同类型的变量整合至一起，避免多个重复变量，使程序变得简单。

4-1.2 数组的声明与创建

首先让我们来声明一个数组，这里以int数组为例。语法：

数据类型[] 数组名称;	//首选声明方法
数据类型 数组名称[];	//效果相同，但不是首选方法

//这里我们声明一个整型数组：
int[] nums;

声明好数组后，我们需要创建数组。语法：

数组名称 = new 数据类型[数组大小]

//例如，我们创建一个空间大小为 10 的数组，即该数组可存放 10 个元素：
nums = new int[10];

但是，为了方便，我们也会合并数组的声明与创建。如：

数据类型[] 数组名称 = new 数据类型[数组大小]

现在，我们就创建好了一个数组。

4-1.3 访问数组

既然我们已经有了一个数组，那么我们尝试赋值数组中的元素（初始化，initialization）。

注意，数组元素的下标范围为[0, length-1]：

nums[0] = 1;
nums[1] = 2;
nums[2] = 3;
nums[3] = 4;
nums[4] = 5;
nums[5] = 6;
nums[6] = 7;
nums[7] = 8;
nums[8] = 9;	//第 10 个元素暂且不赋值

接下来我们遍历数组中的元素，并将其输出：

for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
     System.out.println("nums[" + i + "]: " + nums[i]);
}

我们可以通过arrays.length来获取数组长度。

我们也可以用for的增强型用法来遍历数组：

for (int x: nums) {
    System.out.println("nums[" + x + "]: " + nums[x])
}

运行，得结果如图所示：

可见，当数组中元素尚未赋值时，其值为该数据类型下的默认值。

4-1.4 注意事项

数组具有以下特点：

1. 数组长度都是固定的。数组一旦被创建，其大小就不可被改变，若越界，则会报错（见 4-1.5）；
2. 数组当中的元素必须是相同类型，不允许出现混合类型；
3. 数组中的元素可以是任何数据类型，包括基本数据类型和引用类型；
4. 数组变量属于引用类型，数组也可看作是对象，数组中每个元素相当于该对象的成员变量。数组本身就是对象，在 Java 中，对象存在堆（heap）中，因此数组无论保存原始类型还是其他对象类型，数组对象本身就是存在堆中的。

另外，上文所用的数组初始化方法是其中一种，另一种初始化方式为静态初始化。

我们来看个例子：

public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) {
        //初始化方式
        //静态初始化
        int[] nums = {1,2,3,4,5,6,7,8};     //创建 + 赋值
        Demo02[] nums2 = {new Demo02(),new Demo02()};   //引用数据类型，引用自另一个类

        //动态初始化：包含默认初始化
        int[] b = new int[5];   //此时默认值均为 0 
        b[0] = 1;
        b[1] = 1;
        b[2] = 1;
        b[3] = 1;
        b[4] = 1;
    }
}

注意到，当使用动态初始化时，由于已经在堆中开辟空间，此时数组中元素都被默认初始化。

数组的默认初始化：数组是引用类型，它的元素相当于类的实例变量，因此数组一旦分配空间，其中的每个元素也按照实例变量同样的方式被隐式初始化。

4-1.5 内存分析

我们来看看 Java 的内存分析：

由 4-1.4 中可知，Java 数组对象本身存在于堆中，那么我们接下来通过代码来分析在声明、创建和初始化数组时内存发生的变化。

我们来解释下上图所述流程：

1. 当我们声明数组时，堆中并未发生变化，反而在栈中存放了所声明的数组变量；
2. 随后，当我们创建变量时，在堆中开辟了一块内存空间用以存放数组中元素数据（在本例中，当前所有元素值均默认为0；
3. 最后，当我们初始化值时，我们才会更改数组中每个元素的值。

可见，当数组被创建时，其所开辟的内存空间就已确定，随后不可更改。

那么，我们若要是强行输出该数组中不存在的第 11 个元素呢？我们会得到如下结果：

java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException：数组下标越界异常。