Java进阶---数组与内存控制

Java进阶——数组与内存控制

下面将会深入探讨Java数组的静态特征。使用Java数组前必须对数组进行初始化，初始化的过程即给数组的所有元素都分配合适的内存空间，并指定初始值的过程。数组初始化以后将不能重新改变数组对象在内存中的位置和大小。从用法角度看，数组元素相当于普通变量，程序既可以吧数组的值赋给普通变量，也可以把普通变量的值赋给数组元素。但其实质是对内存中数组元素对象的操作。

1、数组初始化

Java语言是典型的静态语言，所以Java的数组也是静态的。Java中的数组必须经初始化后才可以使用，初始化即为数组对象的所有元素分配一个连续的内存空间，并为每个元素指定初始值。数组的初始化有两种方式：

>静态初始化：由程序员显式地指定每个数组元素的初始值，由系统决定数组的长度；

>动态初始化：程序员只指定数组长度，由系统为数组元素分配初始值。

下面是两种初始化方式的实例：

public class test01 {

public static void main(String[] args) {

//静态初始化数组

String[] str0 = new String[]{"小武灵灵" , "41009160"};

//静态初始化的简化形式

String[] str1 = {"小武灵灵" , "41009160"};

//动态初始化

String[] str2 = new String[2];

}

}

Java语言的数组变量是引用类型的变量，上面的三个数组变量按照声明的前后顺序(注意这里不是初始化的先后顺序)存储在main栈区中，其引用的数组是按照数组元素的顺序分别在堆内存中分配到长度为2的连续空间。

注意，虽然这里str0和str1变量引用的数组内容相同，但是绝不是同一个数组，也就是说内存中除了str2外，还有两个长度内容都相同的数组。

注意，鼎泰初始化和动态初始化不能同时使用。

而执行动态初始化时，程序员指定了数组的长度，即为每个数组元素指定所需的内存空间，系统负责为这些数组元素分配初始值。系统将按照如下规则分配到初始值：

>基本类型：

>整数类型(byte , short , int , long)：数组元素的初始值为0；

>浮点类型(float , double)：0.0；

>字符类型(char , string)：’\u000’；

>布尔型(boolean)：false；

>引用类型(类、接口和数组)：null

1)、数组变量和数组对象

Java的数组变量是一种引用类型的变量，通常情况下被存放在栈内存中，它并不是数组本身，它只是指向堆内存中的数组对象(跟C语言里的指针差不多)。

数组对象是保存在堆内存中的连续内存空间。

理解了这两个概念之后，我们可以对数组的初始化有一个更深的认识，即对数组执行初始化，其实并不是对数组变量执行初始化，而是要对数组对象执行初始化(即为该数组对象分配一块连续的内存空间)。

认识到这一点之后我们可以解释这样一种假象，即认为数组的长度是可变的，例如下面的实例：

public class test01 {

public static void main(String[] args) {

String[] str0 = new String[]{"小武灵灵" , "41009160" , "陕西师范大学"};

String[] str1 = new String[2];

str1 = str0;

System.out.println("str1的长度为:" + str0.length);

}

}

相信大家可以自行解释这种假象，这里我就不解释啦！

2)、基本类型数组的初始化

基本类型数组的初始化过程为：程序直接为数组分配内存空间，再将数组元素的值存入对应的内存里。例如下面的代码块：

String[] str;

str = new String[]{“小武灵灵” , “41009160”, “地信1班”};

注意，所有局部变量都是放在栈内存里保存的，不管其是基本类型的变量，还是引用类型的变量，都是存储在各自的方法栈区中；但引用类型变量所引用的变量(包括数组、普通Java对象)则总是存储在对内存中。

注意，引用变量本质上只是一个指针，只要程序通过引用变量访问属性，或通过引用变量来调用方法，该引用变量将会由它所引用的对象代替。

3)、引用类型数组的初始化

引用类型数组的数组元素依然是引用类型的，因此数组元素里存储的还是引用，它指向另一块内存，这块内存里存储了该引用变量所引用的对象。例如：

class Student {

public String name;

public int number;

public void output() {

System.out.println(name + “,”+number);

}

}

public class Main{

public static void main(String[] args) {

Student[] stu = new Student[2];

System.out.println(“数组长度:” + stu.length);

Student xiaowu = new Student();

xiaowu.name = “小武”;

xiaowu.number = “41009160”;

stu[0] = xiaowu;

//下面两行代码所输出的结果都是一样的

stu[0].output();

xiaowu.output();

}

}

在上面的程序中，内存是这样分配的：首先引用数组变量stu[]初始化完成后，内存中开辟出了长度为二的空间用来存储student对象；对引用变量xiaowu初始化完成后，内存中开辟了出了能够存储一个student对象长度的空间，用来存储student对象；将xiaowu赋给stu[0]，则在内存中数组stu[0]指向对象xiaowu。

2、数组的使用

当数组引用变量指向一个有效的数组对象之后，程序就可以通过该数组引用变量来访问数组对象。Java语言不允许直接访问对内存中的数据，因此无法直接访问堆内存中的数组对象，程序将通过数组引用变量来访问数据。

要对数组有一个更深刻的认识，需要理解两个关系：数组元素与变量间的关系、多维数组与变量间的关系。

1)、数组元素与变量间的关系

只要在已有数据类型之后增加括号，就会产生一个新的数组类型，例如：

>int à int[]：在int类型后增加[]即变为int[]数组类型

>Stirng à String[]：在String类型后增加[]即变为String[]数组类型

当程序需要多个类型相同的变量来保存程序状态时，可以考虑使用数组来保存这些变量。当一个数组初始化完成，就相当于定义了多个类型相同的变量。

无论哪种类型的数组，其数组元素其实相当于一个普通变量，把数组类型之后的括号去掉之后得到的类型就是该数组元素的类型。

从这个角度讲，数组元素就是变量。

注意，这里的数组元素并不是指数组对象中的数组元素，而是指数组变量的数组变量元素。

注意，main方法声明的变量都属于局部变量，因此它们都被保存在main方法栈中；但数组元素则作为数组对象的一部分，总是保存在堆内存中，不管它们是基本类型的数组元素，还是引用类型的数组元素。

2)、多维数组与变量间的关系

理解了数组元素与变量之间关系之后，如果已有的类型是int，在其后增加[]后得到一个数组类型；以int[]类型为已有类型，在其后增加[]后得到int[][]依然是数组类型；

以int[][]类型为已有类型，在其后增加[]后得到int[][][]依然是数组类型。

从上面可以看出，所谓多维数组，其实就是数组元素依然是数组的1维数组，2维数组是数组元素是1维数组的数组，3维数组是数组元素是2维数组的数组，4维数组是数组元素是3维数组的数组……N维数组是数组元素是N-1维数组的数组。

所以，实际上我们可以这样认为：没有多维数组，只有基本数据类型和引用数据类型。

综上，数组的初始化有静态初始化和动态初始化两种；数组对象和数组变量不是同一个概念对于数组变量而言；数组元素的类型分为基本类型的数组和引用类型的数组；所有局部变量都是存放在栈内存里保存的，但引用类型变量所引用的对象则总是存储在堆内存中；一定要区分它何时只是数组变量，何时代表数组对象本身；数组元素就是变量，没有多维数组。