Java基础（四）| 数组及内存分配详解

⭐本专栏旨在对JAVA的基础语法及知识点进行全面且详细的讲解，完成从0到1的java学习，面向零基础及入门的学习者，通过专栏的学习可以熟练掌握JAVA编程，同时为后续的框架学习，进阶开发的代码能力打下坚实的基础。

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0.IDEA开发工具

​ 参见：IDEA中常用快捷键以及文件目录总结

1.数组

1.1什么是数组

​ 数组就是存储数据长度固定的容器，存储多个数据的数据类型要一致。

1.2数组定义格式

1.2.1第一种

​ 数据类型[] 数组名

​ 示例：

int[] arr;        
double[] arr;      
char[] arr;

1.2.2第二种

​ 数据类型 数组名[]

​ 示例：

int arr[];
double arr[];
char arr[];

1.3数组动态初始化

1.3.1什么是动态初始化

​ 数组动态初始化就是只给定数组的长度，由系统给出默认初始化值

1.3.2动态初始化格式

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组长度];

int[] arr = new int[3];

1.3.3动态初始化格式详解

• 等号左边：

  • int:数组的数据类型

  • []:代表这是一个数组

  • arr:代表数组的名称

• 等号右边：

  • new:为数组开辟内存空间

  • int:数组的数据类型

  • []:代表这是一个数组

  • 5:代表数组的长度

1.4数组元素访问

1.4.1什么是索引

​ 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。

1.4.2访问数组元素格式

数组名[索引];

1.4.3示例代码

public class ArrayDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[3];

        //输出数组名
        System.out.println(arr); //[I@880ec60

        //输出数组中的元素
        System.out.println(arr[0]);
        System.out.println(arr[1]);
        System.out.println(arr[2]);
    }
}

1.5内存分配

1.5.1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。

1.5.2java中的内存分配

• 目前我们只需要记住两个内存，分别是：栈内存和堆内存

1.6单个数组的内存图

1.7多个数组的内存图

1.8多个数组指向相同内存图

1.9数组静态初始化

1.9.1什么是静态初始化

​ 在创建数组时，直接将元素确定

1.9.2静态初始化格式

• 完整版格式

  数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,...};
  

• 简化版格式

  数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,...};
  

1.9.3示例代码

public class ArrayDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //定义数组
        int[] arr = {1, 2, 3};

        //输出数组名
        System.out.println(arr);

        //输出数组中的元素
        System.out.println(arr[0]);
        System.out.println(arr[1]);
        System.out.println(arr[2]);
    }
}

1.10数组操作的两个常见小问题

1.10.1索引越界异常

• 出现原因

  public class ArrayDemo {
      public static void main(String[] args) {
          int[] arr = new int[3];
          System.out.println(arr[3]);
      }
  }
  

  数组长度为3，索引范围是0~2，但是我们却访问了一个3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。

• 解决方案

  将错误的索引修改为正确的索引范围即可！

1.10.2空指针异常

• 出现原因

  public class ArrayDemo {
      public static void main(String[] args) {
          int[] arr = new int[3];
  
          //把null赋值给数组
          arr = null;
          System.out.println(arr[0]);
      }
  }
  

  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。

• 解决方案

  给数组一个真正的堆内存空间引用即可！

1.11数组遍历

• 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。

  public class ArrayTest01 {
  	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]);
  	}
  }
  

  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。

  public class ArrayTest01 {
      public static void main(String[] args) {
          //定义数组
          int[] arr = {11, 22, 33, 44, 55};
  
          //使用通用的遍历格式
          for(int x=0; x<arr.length; x++) {
              System.out.println(arr[x]);
          }
      }
  }
  

1.12数组最值

• 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

• 代码实现：

  public class ArrayTest02 {
      public static void main(String[] args) {
          //定义数组
          int[] arr = {12, 45, 98, 73, 60};
  
          //定义一个变量，用于保存最大值
          //取数组中第一个数据作为变量的初始值
          int max = arr[0];
  
          //与数组中剩余的数据逐个比对，每次比对将最大值保存到变量中
          for(int x=1; x<arr.length; x++) {
              if(arr[x] > max) {
                  max = arr[x];
              }
          }
  
          //循环结束后打印变量的值
          System.out.println("max:" + max);
      }
  }