Java由浅入深学习数组的使用

一、前言

学习概述：前八天我们学习了语法基础、运算符与表达式、循环结构、分支结构，今天主要学习数组的定义、相关的属性方法、数组存储的内存图、常见错误

学习目标：掌握数组的两种定义方法、相关属性、了解内存原理、错误解决

二、数组的定义

1.概述

假如有一个班同学的成绩需要存储，该使用什么方法呢？

像我们之前学习的，可以定义多个变量存储不同的成绩。但是要有1000多个学生，那么到定义1000多个变量吗？当然不行，这就需要用到我们的数组了。

2.静态初始化数组

特点：定义数组的时候直接给数组赋值，由系统决定数组长度

通用格式：

数据类型[] 数组名 = { 元素1，元素2 ，元素3，… };
例如：
int [] array= {1,2,3,4,5};
double[] scores = {88.5, 99.5, 59.5};

3.动态初始化数组

特点：定义数组时确了定元素的类型和数组的长度，之后存入数据

通用格式：

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[长度];
例如：
int [] array= new int[5];
double[] scores = new double[3];

默认值：

4.总结

• 数组适合同种类型的大量数据
• 静态初始化适合知道了元素值
• 动态初始化适合不清楚存入哪些数据

三、数组的属性

1.访问

一般访问数组的方式为：

数组名称[索引]

例题：

//静态初始化数组
int [] array= {1,2,3,4,5};
System.out.println(array[0]);//输出 1
System.out.println(array[1]);//输出 2
System.out.println(array[3]);//输出 4

2.长度

长度可以直接调用length得到数组的长度。

例题：

//静态初始化数组
int [] array= {1,2,3,4,5};
System.out.println(array.length);//调用方法，输出长度 5
//最大索引array.length-1

3.遍历

遍历就是一个一个数组元素的访问，主要应用在搜索、数据统计......

我们之前学了循环结构、分支结构，下面通过for循环遍历一个数组

例题：

给定元素 {10,8,9,4,5,6,8,71,2,3,9,99}，用静态数组存储并输出数组中大于5的元素？

编码实现：

//静态初始化数组
int [] array= {10,8,9,4,5,6,8,71,2,3,9,99};
for(int i=0;i<array.length;i++)
{
	if(array[i]>5)
		System.out.println(array[i]);
}

输出结果：

10 8 9 6 8 71 9 99 

四、内存图

• Java在程序运行时，需要在内存中分配空间，对空间进行了不同区域的划分。
• 栈内存：存储局部变量，使用完毕立即消失
• 堆内存：存储new 出来的内容（对象、实体），地址使用完毕在垃圾回收器空闲时回收

1.单数组内存图

下面的创建数组代码，实现它的内存关系图

编码实现：

//动态初始化数组
int [] arr=new int[3];
System.out.println(arr);
System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr[1]);
System.out.println(arr[2]);
//修改值
arr[0]=100;
arr[2]=200;
System.out.println(arr);
System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr[1]);
System.out.println(arr[2]);

输出结果：

[I@15db9742
0
0
0
[I@15db9742
100
0
200

原理讲解：

• 动态初始化先在堆内存生成一个new 一个arr地址值，具体看编译器的结果，这里假设001。由于动态初始化，所以每个元素都有一个初始值，具体可以看上面的表。我们输出元素，先访问数组名地址，到堆内存下标，再输出元素值。
• 修改数组值，历程和查看相同，只不过多了一步修改的过程，如下图：

2.多数组内存图

多个数组和单数组内存使用原理相同，这里我就不过多讲述了。

3.数组指向相同内存

假如我们把两个数组的地址值改为相同，修改后的结果该是如何，如下面的代码。

编码实现：

//动态初始化数组
int [] arr=new int[3];
arr[0]=100;
arr[1]=200;
arr[2]=300;
System.out.println(arr);
System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr[1]);
System.out.println(arr[2]);
int [] arr2=arr;
arr2[0]=111;
arr2[1]=222;
arr2[2]=333;
System.out.println(arr);
System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr2);
System.out.println(arr2[0]);

输出结果：

[I@15db9742
100
200
300
[I@15db9742
111
[I@15db9742
111

原理讲解：

第一个数组在堆内存的地址为001，第二个数组也为001，所以修改第二个数组的值，其实都是同一个数组内存。第一个数组的值也会随着改变，结果如下：

五、常见问题

1.索引越界

//静态初始化数组
int [] array= {1,2,3};
System.out.println(array[3]);

• 上面的代码运行之后，会出现下面的报错异常：
• Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
• 解释：我们静态化初始数组给了3个数字，最大索引为2，当我们访问3时，就会报错

2.空指针异常

//动态初始化数组
int [] array= new int[3];
array=null;
System.out.println(array[0]);

• 上面的代码运行之后，会出现下面的报错异常：
• Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
• 解释：我们将数组置为null，导致访问的数组不指向堆内存的数据