目录
📃1. 数组的基本概念
1.1 为什么要使用数组
1.2 什么是数组
1.3 数组的创建及初始化
1.4 数组的使用
🎒2. 数组是引用类型
2.1 初始JVM的内存分布
2.2 基本类型变量与引用类型变量的区别
2.3 认识 null
2.4 再谈引用变量
📖3. 数组的应用场景
3.1 保存数据
3.2 作为函数的参数
3.3 作为函数的返回值
📖4. 数组练习
4.1 数组转字符串
4.2 数组拷贝
📃1. 数组的基本概念
1.1 为什么要使用数组
🎒假设现在要存5个学生的javaSE考试成绩,并对其进行输出,按照之前掌握的知识点,我么会写出如下代码:
public class TestStudent{
public static void main(String[] args){
int score1 = 70;
int score2 = 80;
int score3 = 85;
int score4 = 60;
int score5 = 90;
System.out.println(score1);
System.out.println(score2);
System.out.println(score3);
System.out.println(score4);
System.out.println(score5);
}
}
上述代码没有任何问题,但不好的是:如果有 20 名同学成绩呢,需要创建 20 个变量吗?有 100 个学生的成绩那不得要创建 100 个变量。仔细观察这些学生成绩发现: 所有成绩的类型都是相同的 ,那 Java 中存在可以存储相同类型多个数据的类型吗?这就是本节要将的数组。
1.2 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。比如现实中的车库:
➡️在java中,包含6个整形类型元素的数组,就相当于上图中连在一起的6个车位,从上图中可以看到:
1. 数组中存放的元素其类型相同2. 数组的空间是连在一起的3. 每个空间有自己的编号,起始位置的编号为 0 ,即数组的下标。
🙈那在程序中如何创建数组呢?
1.3 数组的创建及初始化
1.3.1 数组的创建
T[] 数组名 = new T[N];
T:表示数组中存放元素的类型
T[]:表示数组的类型
N:表示数组的长度
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
int[] array4 = {1,2,3,4,5,6};
拓展:
✨一般通过 new 关键字实例化对象,java当中的数组其实就是一个对象,所以我们常说:java当中一切皆对象
1.3.2 数组的初始化
➡️数组的初始化主要分为动态初始化以及静态初始化。
1️⃣ 动态初始化:在创建数组时,直接指定数组中元素的个数
int[] array = new int[10];
2️⃣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
语法格式: T[] 数组名称 = {data1, data2, data3, ..., datan};
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", "!!!"};
❗❗❗特别注意:
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。静态初始化时 , {} 中数据类型必须与 [] 前数据类型一致。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", "!!!"};
👉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};
🔺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
public static void main(String[] args) {
boolean[] array = new boolean[10];//false
char[] array2 = new char[10];//'\u0000'
String str = new String("hello");
String str2 = "hello";
System.out.println("你很帅");
}
1.4 数组的使用
1.4.1 数组中元素访问
🔺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。比如:
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]);
❗❗❗【注意事项】
✨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。
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]);
上述代码可以起到对数组中元素遍历的目的,但问题是:
1. 如果数组中增加了一个元素,就需要增加一条打印语句
2. 如果输入中有100个元素,就需要写100个打印语句
3. 如果现在要把打印修改为给数组中每个元素加1,修改起来非常麻烦
💡通过观察代码可以发现,对数组中每个元素的操作都是相同的,则可以使用循环来进行打印。
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for(int i = 0; i < 5; i++){
System.out.println(array[i]);
}
🙈改成循环之后,上述三个缺陷可以全部2和3问题可以全部解决,但是无法解决问题1。那能否获取到数组的长度呢?
✅在数组中可以通过 数组对象.length 来获取数组的长度
int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
for(int i = 0; i < array.length; i++){
System.out.println(array[i]);
}
✅也可以使用 for-each 遍历数组
int[] array = {1, 2, 3};
for (int x : array) {
System.out.println(x);
}
🔺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.
🎒2. 数组是引用类型
2.1 初始JVM的内存分布
➡️内存是一段连续的存储空间,主要用来存储程序运行时数据的。比如:
1. 程序运行时代码需要加载到内存2. 程序运行产生的中间数据要存放在内存3. 程序中的常量也要保存4. 有些数据可能需要长时间存储,而有些数据当方法运行结束后就要被销毁
- 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
- 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
- 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
-
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 。
-
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
2.2 基本类型变量与引用类型变量的区别
👉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;
byte short int long float char double boolean //基本数据类型
👉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。
public static void func() {
int a = 10;
int b = 20;
int[] arr = new int[]{1,2,3};
}
👆在上述代码中,a、b、arr,都是函数内部的变量,因此其空间都在func方法对应的栈帧中分配。a、b是内置类型的变量,因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。array是数组类型的引用变量,其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址
🔺从上图可以看到,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。通过该地址,引用变量便可以去操作对象。有点类似C语言中的指针,但是Java中引用要比指针的操作更简单。❌❌初始化:
int[] array4;
System.out.println(array4);//error
int a;
System.out.println(a);//error
2.3 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。对于上述代码,可以修改为
int[] array4 = null;
System.out.println(array4);
int a = 10;
System.out.println(a);
❗描述:array4这个引用不知向任何对象。所以,在书写的时候直接赋值null
public static void main(String[] args) {
int[] array4 = null;
System.out.println(array4[0]);
}
❌null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是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--------空指针异常.(原因:使用了一个值为null的引用)
❗注意: Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联.
2.4 再谈引用变量
1️⃣第一个代码
public static void main(String[] args) {
int[] array1 = {1,2,3,4};
array1[0] = 99;
int[] array2 = array1;
array2[0] = 100;
System.out.println(Arrays.toString(array1));
System.out.println(Arrays.toString(array2));
}
🙈大家觉得答案是什么呢
🙉[100, 2, 3, 4,]
[100, 2, 3, 4,]
💡本题的解题关键:
2️⃣第二个代码
public static void main(String[] args) {
int[] array1 = {1,2,3,4};
int[] array2 = {11,22,33,44};
array1 = array2;
array1[0] = 1888;
System.out.println(Arrays.toString(array1));
System.out.println(Arrays.toString(array2));
}
🙉[1888, 22, 33, 44]
[1888, 22, 33, 44]
📖3. 数组的应用场景
3.1 保存数据
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 2, 3};
for(int i = 0; i < array.length; ++i){
System.out.println(array[i] + " ");
}
}
3.2 作为函数的参数
public static void func1(int[] array) {
array = new int[]{15,16,17};
//从这里下面 都改变了实参的值了
}
//形参
public static void func2(int[] array) {
array[0] = 999;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array1 = {1,2,3,4};
func1(array1);
//func2(array1);//实参
System.out.println(Arrays.toString(array1));
}
1️⃣对于调用func1(array1);只改变了形参的指向,并没有改变实参的指向
2️⃣对于调用func2(array1);此时,传递的是引用,我们通过这个引用修改了原来的值
👉总结:当数组作为参数进行传参的时候,其实还是按值传递,只不过测试的只是一个地址!!那么会出现两种情况:
1️⃣形参修改指向:array = new int[10]; 只会影响形参的指向
2️⃣形参修改只想对象的值:array[0] = 9; 此时才会影响到实参
3.3 作为函数的返回值
//作为函数的返回值
public static int[] grow(int[] array) {
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
array[i] = array[i] * 2;
}
return array;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5,6,7,8};
int[] ret = grow(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));//2 4 6 8 10 12 14 16
System.out.println(Arrays.toString(ret));//2 4 6 8 10 12 14 16
}
🔺在同一个对象上进行了修改,则可以改代码为(不需要返回值)
public static void grow2(int[] array) {
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
array[i] = array[i] * 2;
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5,6,7,8};
grow2(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
📖4. 数组练习
4.1 数组转字符串
//数组转字符串
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4};
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
✨自己写一个函数进行转换(myToString)
//数组转字符串
public static String myToString(int[] array) {
if(array == null) {
return null;
}
String ret = "[";
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
ret += array[i];
if(i != array.length - 1) {
ret += ", ";
}
}
ret = ret + "]";
return ret;
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4};
System.out.println(myToString(array));//[1, 2, 3, 4]
System.out.println(myToString(null));//null
}
4.2 数组拷贝
//数组拷贝
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 2, 3, 4};
int[] array2 = new int[array.length];
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
array2[i] = array[i];
}
System.out.println(Arrays.toString(array));//[1, 2, 3, 4]
System.out.println(Arrays.toString(array2));//[1, 2, 3, 4]
System.out.println("=================");
array2[0] = 199;
System.out.println(Arrays.toString(array));//[1, 2, 3, 4]
System.out.println(Arrays.toString(array2));//[199, 2, 3, 4]
}
✨调用copyOf:
//调用copyOf
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 2, 3, 4};
int[] ret = Arrays.copyOf(array, array.length * 2);//扩容
System.out.println(Arrays.toString(array));//[1, 2, 3, 4]
System.out.println(Arrays.toString(ret));//[1, 2, 3, 4, 0, 0, 0, 0]
System.out.println("=================");
ret[0] = 199;
System.out.println(Arrays.toString(array));//[1, 2, 3, 4]
System.out.println(Arrays.toString(ret));//[199, 2, 3, 4, 0, 0, 0, 0]
}
💡改进:
//调用arraycopyOf
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4};
//可以当做扩容来用
int[] copy = new int[array.length];
System.arraycopy(array,0,copy,0,array.length);
System.out.println(Arrays.toString(array));
System.out.println(Arrays.toString(copy));
System.out.println("===========");
copy[0] = 199;
System.out.println(Arrays.toString(array));//1 2 3 4
System.out.println(Arrays.toString(copy));// 199 2 3 4
}
✨调用copyOfRange---------范围左闭右开,例[2, 3):
//调用copyOfRange
public static void main20(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5};
//可以当做扩容来用
int[] ret = Arrays.copyOfRange(array,1,3);//[1,3)
System.out.println(Arrays.toString(array));
System.out.println(Arrays.toString(ret));//[2,3]
}