第六节：数组的定义与使用【java】
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];//falsechar[] 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);//errorint 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 16System.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copyOfpublic 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arraycopyOfpublic 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 4System.out.println(Arrays.toString(copy));// 199 2 3 4}✨调用copyOfRange---------范围左闭右开，例[2, 3)：
//调用copyOfRangepublic 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]}