Java【数组】定义与使用，什么是引用类型你知道吗

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前言

各位读者好, 我是小陈, 这是我的个人主页
小陈还在持续努力学习编程, 努力通过博客输出所学知识
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JavaSE基础: 基础语法, 类和对象, 封装继承多态, 接口, 综合小练习图书管理系统等
Java数据结构: 顺序表, 链表, 堆, 二叉树, 二叉搜索树, 哈希表等
JavaEE初阶: 多线程, 网络编程, TCP/IP协议, HTTP协议, Tomcat, Servlet, Linux, JVM等(正在持续更新)

上篇介绍了Java【方法】的定义和使用，本篇将继续介绍【数组】的相关内容，记录自己学习的进程的同时整理知识点分享给和我一样的初学者，希望能帮助到大家

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提示：是正在努力进步的小菜鸟一只，如有大佬发现文章欠佳之处还请多多指点~ 废话不多说，直接上干货！下面案例可供参考

一、数组的基本概念

1.什么是数组

如果我们要存放张三的考试成绩，可以直接：

int score = 59；

但如果我要存放全班，比如六百万个人的成绩，难道要定义六百万个score嘛❌
这时候就要用到【数组】啦✅

什么是数组？
数组可以看成是相同类型元素的一个集合。在内存中是一段连续的空间。

例如车库，一个车位住一个车车，车位是连续的
例如宿舍，一间宿舍（豪华版）住一个大学牲，房间是连续的

并且车库里的元素都是车，不能停一辆牛吧？宿舍里的元素都是人，不能住一个航空母舰吧？

数组的特点？
1️⃣数组中存放的元素其类型相同
2️⃣数组的空间是连在一起的
3️⃣每个空间有自己的编号，其实位置的编号为0，即数组的下标。

如何创建数组？

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2.数组的创建和初始化

1.数组的创建

int[] array1 = new int[10]; // 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组
double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组
String[] array3 = new String[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组

为啥有个new？new是啥玩意？待会再说

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2. 数组的初始化

数组的初始化分为动态初始化和静态初始化：

动态初始化：在创建数组时，直接指定数组中元素的个数

// 动态初始化
int[] array = new int[10];
//静态初始化
int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
String[] array3 = new String[]{"hell", "Java", "!!!"};

静态初始化：在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定

int[] array1 = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[] array2 = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
String[] array3 = {"hell", "Java", "!!!"};

⚠️【注意事项】
1️⃣静态初始化虽然没有指定数组的长度，编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度
2️⃣静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致
3️⃣静态初始化可以简写，省去后面的new T[]

// 注意：虽然省去了new T[], 但是编译器编译代码时还是会还原
int[] array1 = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[] array2 = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
String[] array3 = {"hell", "Java", "!!!"};

4️⃣静态和动态初始化也可以分为两步，但是省略格式不可以。

int[] array1;
array1 = new int[10];
int[] array2;
array2 = new int[]{10, 20, 30};

// 注意省略格式不可以拆分, 否则编译失败
int[] array3;
array3 = {1, 2, 3};

5️⃣如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值
如果数组中存储元素类型为基类类型，默认值为基类类型对应的默认值，比如：

如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null，啥是null，待会再说

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3.数组的使用

数组在内存中是一段连续的空间，空间的编号都是从0开始的，依次递增，该编号称为数组的下标，数组可以通过下标访问其任意位置的元素

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
System.out.println(array[0]);
System.out.println(array[1]);
System.out.println(array[2]);
System.out.println(array[3]);
System.out.println(array[4]);
// 也可以通过[]对数组中的元素进行修改
array[0] = 100;
System.out.println(array[0]);

所以数组的好处之一就是支持随机访问✅

但是⁉️
凡是都有个度，你一顿饭最多吃5️⃣个馒头，你妈今天非让你吃6️⃣6️⃣个馒头，超出了你的胃的空间，这不寄了吗
数组也也也一样
还拿上面的代码举例，用碳基生物的肉眼就能看出数组存了5️⃣个数据，你非要通过下标访问第6️⃣6️⃣个：

System.out.println(array[66]);

超出数组的空间了，这不寄了吗，直接给编译器干报错了

专业术语是：越界访问，所以小伙伴们一定要避免

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4.遍历数组（两种方式）

所谓 “遍历” 是指将数组中的所有元素都访问一遍, 访问是指对数组中的元素进行某种操作，比如：打印

我们来看下面这种方式：

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
System.out.println(array[0]);
System.out.println(array[1]);
System.out.println(array[2]);
System.out.println(array[3]);
System.out.println(array[4]);

合法但有病
如果你的数组有1️⃣0️⃣0️⃣个数据呢？⁉️

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我们已经学习过了for循环，就可以用for循环来代替逐行打印：

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for(int i = 0; i < array.length; i++){
	System.out.println(array[i]);
}

注意：在数组中可以通过 数组对象.length 来获取数组的长度

也可以使用 for-each 遍历数组

int[] array = {1, 2, 3};
for (int x : array) {
	System.out.println(x);
}

冒号左边 int x 表示数组中的数据类型，x也不一定非得写成x，也可以写成y，z，w
冒号右边 array就是数组名啦

for-each 是 for 循环的另外一种使用方式， 能够更方便的完成对数组的遍历.，可以避免循环条件和更新语句写错✅

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二、数组是引用类型

1.初识JVM内存分配

1，程序计数器 (PC Register): 只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址

2，虚拟机栈(JVM Stack):
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

3，本地方法栈(Native Method Stack): 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. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的

4，堆(Heap): 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 例如前面的 new
int[]{1, 2, 3}
堆是随着程序开始运行时而创建，随着程序的退出而销毁，堆中的数据只要还有在使用，就不会被销毁

5，方法区(Method Area): 用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据.
方法编译出的的字节码就是保存在这个区域

目前只需要了解虚拟机栈和堆即可，虚拟机栈就是我们平常口头所说的栈✅

⚠️⚠️⚠️重点：
new创建的对象都在堆上，比如今天学习的数组，并且堆的空间是要比栈大很多的

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2.引用类型

今天学的引用数据类型类型：数组 和之前学的基本数据类型有什么区别呢 ？

基本数据类型创建的变量，称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值；
而引用数据类型创建的变量，一般称为对象的引用，其空间中存储的是对象所在空间的地址✅

看不懂咋办
看下图：

可以看到 a ， b ，arr ，都是在main方法中创建的局部变量，所以他们都在栈空间上✅
而arr的类型是int[] ，引用变量并不直接存储对象本身，可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址，所以arr中存放的是这个数组的地址✅
通过该地址，引用变量便可以去操作对象✅

下面我们看看引用变量是如何操作对象的❓

⚠️⚠️⚠️
这里千万注意， 23 行处，array2 = array1

因为array2和array1中存放的都是两个数组的地址，所以当这行代码执行完后array1就不再指向原来的绿色的数组了，array1也指向蓝色的数组✅

所以array1通过下标，array2通过下标都可以操作蓝色的数组✅

那绿色的数组不被引用了怎么办呢？
绿色的数组被抛弃了！！array1有了新的对象了！！ 编译器检查到绿色数组没人爱了，就把绿色数组回收了

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3.认识null

null 在 Java 中表示 “空引用” ️, 也就是一个不指向对象的引用

nt[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at Test.main(Test.java:6)

null 表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作. 一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException.

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三、数组的应用场景

1.保存数据

int[] array = {1, 2, 3};
for(int i = 0; i < array.length; ++i){
	System.out.println(array[i] + " ");
}

这是遍历数组，进行打印操作，比较简单，不过多叙述

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2.作为方法的参数

我们来对比一下数组（引用数据类型）作为方法参数和基本数据类型作为参数有什么不同：

1.参数传基本数据类型

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);
}
	// 执行结果
	x = 10
	num = 0

⚠️⚠️⚠️
我们想在自定义方法中修改实参x的值，发现在func方法中修改形参 x 的值, 不影响实参的 num 值，因为形参num只是实参x的临时拷贝

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2. 参数传数组类型(引用数据类型)

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]);
}
	// 执行结果
	a[0] = 10
	arr[0] = 10

⚠️⚠️⚠️
发现在func方法内部修改数组的内容, 方法外部的数组内容也发生改变.
因为数组是引用类型，按照引用类型来进行传递，是可以修改其中存放的内容的

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总结:
所谓的 “引用” 本质上只是存了一个地址，Java 将数组设定成引用类型，这样的话后续进行数组参数传参，其实只是将数组的地址传入到函数形参中✅，这样可以避免对整个数组的拷贝 (数组可能比较长,，那么拷贝开销就会很大)

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3.作为函数的返回值

举例：获取斐波那契数列的前10项，存放在数组中

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(10);
	for (int i = 0; i < array.length; i++) {
		System.out.println(array[i]);
	}
}

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四、有关数组的库方法

1.数组转字符串

import java.util.Arrays

int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
String newArr = Arrays.toString(arr);
System.out.println(newArr);
// 执行结果
[1, 2, 3, 4, 5, 6]

第一行是调用Arrays.toString这个方法的 “包” ，后续会介绍
Arrays是一个类，其中有很多关于数组的功能的方法

使用这些方法的语法格式就是Arrays加点号即可调用方法

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2.数组拷贝

int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
int[] newArr = arr;
newArr[0] = 10;
System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(arr));

newArr和arr引用的是同一个数组因此newArr修改空间中内容之后，arr也可以看到修改的结果

所以通过将一个数组名赋值给另一个数组名的方式并不是“拷贝”
因为看似有2️⃣个数组，实际上在堆上只有一个数组对象，只有1️⃣块空间
（可以参考上面作者画的那张图）

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✅✅✅下面给大家介绍正儿八经的方法✅✅✅：

使用Arrays中copyOf方法, 拷贝整个数组

arr[0] = 1;
newArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);
System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));
// 因为arr修改其引用数组中内容时，对newArr没有任何影响
arr[0] = 10;
System.out.println("arr: " + Arrays.toString(arr));
System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));

copyOf方法在进行数组拷贝时，创建了一个新的数组
arr和newArr引用的不是同一个数组

使用Arrays中copyOf方法, 拷贝数组的某个范围

int[] newArr2 = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4);
System.out.println("newArr2: " + Arrays.toString(newArr2));

这里需要注意，第二个参数和第三个参数分别是 from 和 to ，左开右闭，在Arrays中关于数组的方法，涉及到范围的基本都是左开右闭

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3.二分查找

⚠️⚠️⚠️使用这个方法必须保证你的数组是有序的噢

public static void main(String[] args) {
	int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
	System.out.println(Arrays.binarySearch(arr, 6));
}

第二个参数是key，就是你想要查找的数据，如果找到返回这个数据的下标，找不到返回负数

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4.数组排序

public static void main(String[] args) {
	int[] arr = {9, 5, 2, 7};
	Arrays.sort(arr);
	System.out.println(Arrays.toString(arr));
}

Arrays.sort这个函数只负责正序排序，没有返回值

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总结

以上就是今天要讲的关于【数组】的内容，主要介绍了数组的定义和使用，介绍了引用类型的由来，以及有关数组的库方法的介绍，这些你掌握了吗❓

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上山总比下山辛苦
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