【基础模块】java数组深层理解(原理

数组定义和访问

容器概述

案例分析

现在需要统计某公司员工的工资情况,例如计算平均工资、找到最高工资等。假设该公司有50名员工,用前面所学的知识,程序首先需要声明50个变量来分别记住每位员工的工资,然后在进行操作,这样做会显得很麻烦,而且错误率也会很高。因此我们可以使用容器进行操作。将所有的数据全部存储到一个容器中,统一操作。

容器概念

容器:是将多个数据存储到一起,每个数据称为该容器的元素

生活中的容器:水杯,衣柜,教室

数组概念: 数组就是存储数据长度固定的容器,保证多个数据的数据类型要一致。

数组的定义

方式一

<code>数组存储的数据类型[] 数组名字 = 

new

数组存储的数据类型[长度];/<code>

数组定义格式详解:

数组存储的数据类型: 创建的数组容器可以存储什么数据类型。

[] : 表示数组。

数组名字:为定义的数组起个变量名,满足标识符规范,可以使用名字操作数组。

new:关键字,创建数组使用的关键字。

数组存储的数据类型: 创建的数组容器可以存储什么数据类型。

[长度]:数组的长度,表示数组容器中可以存储多少个元素。

注意:数组有定长特性,长度一旦指定,不可更改。

和水杯道理相同,买了一个2升的水杯,总容量就是2升,不能多也不能少。

eg:定义可以存储3个整数的数组容器,代码如下:

<code>

int

[] arr =

new

int

[

3

];/<code>

方式二

<code>数据类型[] 数组名 = 

new

数据类型[]{元素

1

,元素

2

,元素

3.

..};/<code>

eg:定义存储1,2,3,4,5整数的数组容器。

<code>

int

[] arr =

new

int

[]{

1

,

2

,

3

,

4

,

5

};/<code>

方式三

<code>数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,元素3...};/<code>

eg:定义存储1,2,3,4,5整数的数组容器

<code>

int

[] arr = {

1

,

2

,

3

,

4

,

5

};/<code>

数组的访问

索引: 每一个存储到数组的元素,都会自动的拥有一个编号,从0开始,这个自动编号称为数组索引

(index),可以通过数组的索引访问到数组中的元素。

访问方式:

<code>数组名

[索引]

/<code>

数组的长度属性: 每个数组都具有长度,而且是固定的,Java中赋予了数组的一个属性,可以获取到数组的长度,语句为: 数组名.length ,属性length的执行结果是数组的长度,int类型结果。由次可以推断出,数组的最大索引值为 数组名.length-1

<code>

public

static

void

main

(

String[] args

)

{

int

[] arr =

new

int

[]{

1

,

2

,

3

,

4

,

5

}; System.

out

.println(arr.length); }/<code>

索引访问数组中的元素:

数组名[索引]=数值,为数组中的元素赋值

变量=数组名[索引],获取出数组中的元素

<code>

public

static

void

main

(

String[] args

)

{

int

[] arr = {

1

,

2

,

3

,

4

,

5

}; arr[

0

] =

6

;

int

i = arr[

0

]; System.

out

.println(i); System.

out

.println(arr[

0

]); }/<code>

数组原理内存图

内存概述:内存是计算机中的重要原件,临时存储区域,作用是运行程序。我们编写的程序是存放在硬盘中的,在硬盘中的程序是不会运行的,必须放进内存中才能运行,运行完毕后会清空内存。

Java虚拟机要运行程序,必须要对内存进行空间的分配和管理

Java虚拟机的内存划分

为了提高运算效率,就对空间进行了不同区域的划分,因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。

JVM的内存划分:


【基础模块】java数组深层理解(原理/使用/jvm内存)

jvm内存划分

一个数组内存图

<code>

public

static

void

main

(

String[] args

)

{

int

[] arr =

new

int

[

3

]; System.

out

.println(arr); }/<code>

以上方法执行,输出的结果是[I@5f150435,这个是什么呢?是数组在内存中的地址。new出来的内容,都是在堆内存中存储的,而方法中的变量arr保存的是数组的地址。

输出arr[0],就会输出arr保存的内存地址中数组中0索引上的元素


【基础模块】java数组深层理解(原理/使用/jvm内存)

两个数组内存图

<code>

public

static

void

main

(

String[] args

)

{

int

[] arr =

new

int

[

3

];

int

[] arr2 =

new

int

[

2

]; System.

out

.println(arr); System.

out

.println(arr2); }/<code>


【基础模块】java数组深层理解(原理/使用/jvm内存)

两个变量指向一个数组

<code>

public

static

void

main

(

String[] args

)

{

int

[] arr =

new

int

[

3

]; arr[

0

] =

5

; arr[

1

] =

6

; arr[

2

] =

7

; System.

out

.println(arr[

0

]); System.

out

.println(arr[

1

]); System.

out

.println(arr[

2

]);

int

[] arr2 = arr; arr2[

1

] =

9

; System.

out

.println(arr[

1

]); }/<code>


【基础模块】java数组深层理解(原理/使用/jvm内存)

数组的常见操作和异常处理

数组越界异常

观察一下代码,运行后会出现什么结果。

<code>

public

static

void

main

(

String[] args

)

{

int

[] arr = {

1

,

2

,

3

}; System.

out

.println(arr[

3

]); }/<code>

创建数组,赋值3个元素,数组的索引就是0,1,2,没有3索引,因此我们不能访问数组中不存在的索引,程序运行后,将会抛出
ArrayIndexOutOfBoundsException 数组越界异常。在开发中,数组的越界异常是不能出现的,一旦出现了,就必须要修改我们编写的代码。

数组空指针异常

观察一下代码,运行后会出现什么结果。

<code>

public

static

void

main

(

String[] args

)

{

int

[] arr = {

1

,

2

,

3

}; arr =

null

; System.

out

.println(arr[

0

]); }/<code>

arr = null 这行代码,意味着变量arr将不会在保存数组的内存地址,也就不允许再操作数组了,因此运行的时候会抛出 NullPointerException 空指针异常。在开发中,数组的空指针异常是不能出现的,一旦出现了,就必须要修改我们编写的代码。

【基础模块】java数组深层理解(原理/使用/jvm内存)

空指针异常在内存图中的表现

数组遍历【重点】

数组遍历: 就是将数组中的每个元素分别获取出来,就是遍历。遍历也是数组操作中的基石。

<code>

public

static

void

main

(

String[] args

)

{

int

[] arr = {

1

,

2

,

3

,

4

,

5

}; System.

out

.println(arr[

0

]); System.

out

.println(arr[

1

]); System.

out

.println(arr[

2

]); System.

out

.println(arr[

3

]); System.

out

.println(arr[

4

]); }/<code>

以上代码是可以将数组中每个元素全部遍历出来,但是如果数组元素非常多,这种写法肯定不行,因此我们需要改造成循环的写法。数组的索引是 0 到 lenght-1 ,可以作为循环的条件出现。

<code>

public

static

void

main

(

String[] args

)

{

int

[] arr = {

1

,

2

,

3

,

4

,

5

};

for

(

int

i =

0

; i
< arr.length; i++) { System.

out

.println(arr[i]); } }/<code>

数组获取最大值元素

最大值获取:从数组的所有元素中找出最大值。

实现思路:

定义变量,保存数组0索引上的元素

遍历数组,获取出数组中的每个元素

将遍历到的元素和保存数组0索引上值的变量进行比较

如果数组元素的值大于了变量的值,变量记录住新的值

数组循环遍历结束,变量保存的就是数组中的最大值


【基础模块】java数组深层理解(原理/使用/jvm内存)

<code>

public

static

void

main

(

String[] args

)

{

int

[] arr = {

5

,

15

,

2000

,

10000

,

100

,

4000

};

int

max = arr[

0

];

for

(

int

i =

0

; i < arr.length; i++) {

if

(arr[i] > max) { max = arr[i]; } } System.

out

.println(

"数组最大值是: "

+ max); }/<code>

数组反转

数组的反转: 数组中的元素颠倒顺序,例如原始数组为1,2,3,4,5,反转后的数组为5,4,3,2,1

实现思想:数组最远端的元素互换位置。

实现反转,就需要将数组最远端元素位置交换

定义两个变量,保存数组的最小索引和最大索引

两个索引上的元素交换位置

最小索引++,最大索引--,再次交换位置

最小索引超过了最大索引,数组反转操作结束


【基础模块】java数组深层理解(原理/使用/jvm内存)

<code>

public

static

void main(

String

[] args) { int[] arr = {

1

,

2

,

3

,

4

,

5

};

for

(int

min

=

0

,

max

= arr.length ‐

1

;

min

<=

max

;

min

++,

max

‐‐) { int temp = arr[

min

]; arr[

min

] = arr[

max

]; arr[

max

] = temp; }

for

(int i =

0

; i
< arr.length; i++) {

System

.out.

println

(arr[i]); } }/<code>

数组作为方法参数和返回值

以前的方法中我们学习了方法的参数和返回值,但是使用的都是基本数据类型。那么作为引用类型的数组能否作为方法的参数进行传递呢,当然是可以的。

数组作为方法参数传递,传递的参数是数组内存的地址。

<code>

public

static

void

main

(

String[] args

)

{

int

[] arr = {

1

,

3

,

5

,

7

,

9

}; printArray(arr); }

public

static

void

printArray

(

int

[] arr

)

{

for

(

int

i =

0

; i < arr.length; i++) { System.

out

.println(arr[i]); } }/<code>


【基础模块】java数组深层理解(原理/使用/jvm内存)

数组作为方法返回值

<code>

public

static

void

main

(

String[] args

)

{

int

[] arr = getArray();

for

(

int

i =

0

; i < arr.length; i++) { System.

out

.println(arr[i]); } }

public

static

int

[]

getArray

(

)

{

int

[] arr = {

1

,

3

,

5

,

7

,

9

};

return

arr; }/<code>


【基础模块】java数组深层理解(原理/使用/jvm内存)

方法的参数类型区别

分析下列程序代码,计算输出结果。

<code>

public

static

void

main

(

String[] args

)

{

int

a =

1

;

int

b =

2

; System.

out

.println(a); System.

out

.println(b); change(a, b); System.

out

.println(a); System.

out

.println(b); }

public

static

void

change

(

int

a,

int

b

)

{ a = a + b; b = b + a; }/<code>

分析下列程序代码,计算输出结果

<code>

public

static

void

main

(

String[] args

)

{

int

[] arr = {

1

,

3

,

5

}; System.

out

.println(arr[

0

]); change(arr); System.

out

.println(arr[

0

]); }

public

static

void

change

(

int

[] arr

)

{ arr[

0

] =

200

; }/<code>

总结:

方法的参数为基本类型时,传递的是数据值. 方法的参数为引用类型时,传递的是地址值.


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