Java 数组及其内存管理

快来打我* 2022-07-26 00:07 180阅读 0赞

> 内容参考《疯狂Java程序员的基本修养》李刚 著

## 一、数组初始化 ##

**Java 中的数组变量是引用类型的变量。**

**Java 是静态语言，因此 Java 数组是静态的，即当数组初始化之后，该数组所占的内存空间、数组长度都是不变的。**

**1、Java 中数组初始化的两种方式：**  
\- 静态初始化：初始化时由程序显示指定每个数组元素的初始值；  
\- 动态初始化：初始化时只指定数组长度，由系统分配初始值。

public static void main(String[] args) {
        // 静态初始化第一个数组
        String[] books = new String[] {
                "hhh",
                "2333"
        };
    
        // 静态初始化第二个数组
        String[] names = {
                "aaa",
                "bbb",
                "ccc"
        };
    
        // 动态初始化第三个数组
        String[] aStr = new String[5];
    
        System.out.println("books 长度: " + books.length);
        System.out.println("names 长度: " + names.length);
        System.out.println("aStr 长度: " + aStr.length);
    }

输出：  
![例1][1]

静态初始化方式由系统决定该数组长度；  
而动态初始化方式只需指定数组的长度，由系统按如下规则分配初始值：

*  整数类型（byte, short, int, long）：初始值为 0；
 *  浮点类型（float, double）：初始值为 0.0；
 *  字符类型（char）：初始值为 ‘\\u0000’，即 空格的 Unicode 编码；
 *  布尔类型（boolean）：初始值为 false；
 *  引用类型（类，接口和数组）：初始值为 null 。

**2、Java 数组长度不可变（即 Java 数组是静态的）：**

Java 中一旦数组初始化完成，数组的内存空间分配即结束，程序只能改变数组元素的值，而无法改变数组的长度。**但由于 Java 数组是引用类型的变量，因此可以改变一个数组变量所引用的数组，可以造成数组长度可变的假象。**

public static void main(String[] args) {
       String[] books = new String[] {
                "hhh",
                "2333"
        };
    
        String[] names = {
                "aaa",
                "bbb",
                "ccc"
        };
    
        books = names;
    
        // 修改 books 数组变量所引用的数组的第二个元素
        books[1] = "wlm";
    
        System.out.println("names 数组第二个元素: " + names[1]);
    
    }

输出为：  
![例2][2]

操作说明：

![说明1][1 1]

**3、使用 Java 数组之前必须进行初始化**

代码说明如下：

public static void main(String[] args) {
       // 定义并初始化 nums 数组
        int[] nums = new int[] {
       1, 2, 3, 4};
    
        // 定义 prices 数组变量
        int[] prices;
    
        // prices 数组变量指向 nums 所引用的数组
        prices = nums;
    
        System.out.println("输出 prices 数组: ");
        for (int i = 0; i < prices.length; i ++) {
            System.out.print(prices[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    
        // 修改 nums 数组第三个元素
        prices[2] = 111;
        System.out.println("nums 第三个元素: " + nums[2]);
    }

输出为：  
![例2][2 1]

这里的 Java 数组的初始化指的是对 Java 对象进行初始化，而不是对数组变量执行初始化。即在 **堆内存** 中创建数组对象，也就是为该数组对象分配一块连续的内存空间，这块连续空间的长度就是数组的长度。

**即 Java 程序中的引用变量并不需要进行初始化操作，需要进行初始化的是引用变量所引用的对象。**

**注：Java 局部变量必须制定初始值，如引用之前未指定，则会报编译错误。**

![说明2][2 2]

**4、基本类型数组初始化**

**程序先为数组分配内存空间，再将数组元素的值存入对应内存里。数组变量存于栈内存中，数组对象存于堆内存中。且一旦数组对象创建成功，数组长度不可改变。**

public static void main(String[] args) {
        // 定义 int[] 类型数组变量
        int[] arr;
    
        // 静态初始化数组, 数组长度为 4
        arr = new int[]{
       1, 2, 3, 4};
    }

执行代码 int\[\] arr 时，仅定义一个数组变量，内存分配如下：  
![说明3][3]

仅在main栈区定义了一个 arr 变量。

执行 arr = new int\[\]\{1, 2, 3, 4\} 静态初始化之后，系统根据数组元素来决定数组的长度。此处数组长度为4，一旦数组对象创建成功，该数组长度不可变，程序只能改变数组元素的值。此时内存分配如下：  
![说明4][4]

说明：

*  所有局部变量都是放在栈内存中的，不管是基本类型的变量，还是引用类型的变量；
 *  但引用类型的变量所引用的对象则总是存储在堆内存中。
    
    **5、引用类型数组初始化**

引用类型的数组元素是引用类型的，因此数组元素里存储的是引用，指向另一块内存，该内存存储了该引用变量所引用的对象（包括数组和java对象）。

代码说明如下：  
Person 类：

package com.tide.test;
    
    /** * Created by wengliemiao on 16/4/4. */
    public class Person { 
        private int age; // 年龄
        private double weight; // 身高
    
        // 定义一个 info 方法
        public void info() {
            System.out.println("我的年龄是: " + age + ", 我的身高是: " + weight);
        }
    }

Run 类：

package com.tide.test;
    
    /** * Created by wengliemiao on 16/4/4. */
    public class Run { 
        public static void main(String[] args) {
            // 定义一个 students 数组变量, 类型是 Person[]
            Person[] students ;
    
            // 动态初始化
            students = new Person[2];
    
            System.out.println("students 引用数组长度是: " + students.length);
    
            // 创建一个 Person 实例, 并将这个 Person 实例赋给 wlm 变量
            Person wlm = new Person();
            wlm.setAge(21);
            wlm.setWeight(70);
    
            // 创建一个 Person 实例, 并将这个 Person 实例赋给 sunlei 变量
            Person sunlei = new Person();
            sunlei.setAge(21);
            sunlei.setWeight(60);
    
            // 将 wlm 变量赋给第一个数组元素
            students[0] = wlm;
            // 将 sunlei 变量赋给第二个数组元素
            students[1] = sunlei;
    
            // 输出
            wlm.info();
            students[0].info();
        }
    }

输出为：  
![例3][3 1]

上面的代码代表了引用类型数组初始化的典型过程。

内存分配过程如下：

执行 Person\[\] students 时定义一个引用类型的数组变量：  
![说明5][5]

执行动态初始化，由系统为数组元素分配默认的初始值 null：  
![说明6][6]

定义 wlm 和 sunlei 两个引用变量，并指向堆内存中的 Person 对象:  
![说明7][7]

students 数组的元素也是引用类型的变量，也可以指向堆内存中的对象：  
![说明8][8]

此处students\[0\] 和 wlm 指向同一个 Person 对象，students\[1\] 和 sunlei 指向同一个 Person 对象，因此 info 输出结果一致。

## 二、使用数组 ##

1.  数组元素就是变量；
2.  Java 中没有多维数组。

多维数组就是数组元素为数组的一维数组；  
二维数组是数组元素为一维数组的数组；  
三维数组是数组元素为二维数组的数组；  
……

Java 允许将多维数组当成一维数组处理。

package com.tide.test;
    
    /** * Created by wengliemiao on 16/4/4. */
    public class Run { 
        public static void main(String[] args) {
            Object[] objArr = new Object[3];
    
            objArr[1] = new Object[2];
    
            Object[] objArr2 = (Object[]) objArr[1];
    
            objArr2[1] = new Object[3];
    
            Object[] objArr3 = (Object[]) objArr2[1];
    
            objArr3[1] = new int[5];
    
            int[] iArr = (int[]) objArr3[1];
    
            for (int i = 0; i < iArr.length; i ++) {
                iArr[i] = i * 3 + 1;
            }
    
            System.out.println( ((int[]) ((Object[]) ((Object[]) objArr[1]) [1]) [1]) [2]);
        }
    }

输出为：  
![例4][4 1]

内存分配为：  
![说明9][9]

[1]: /images/20220724/b0fba53c32df4c41ab11bc9423c92cdb.png
[2]: /images/20220724/429c147e1e9e43cdb45b257c7383b8e1.png
[1 1]: /images/20220724/9da740dd2ce44694aa76fdb4aef31419.png
[2 1]: /images/20220724/e50f6ae4d3064743a8252dec054eab8f.png
[2 2]: /images/20220724/d801638c620a491bb0fb5a14edaa20a7.png
[3]: /images/20220724/12859a661556415c93a62e93fc0c4a42.png
[4]: /images/20220724/34aad8262b334930ac003607b755b7a6.png
[3 1]: /images/20220724/c4c93d93024c469d956e3cf20fdbb4bb.png
[5]: /images/20220724/47a32b14a4724d9bbe11feb61a00bea4.png
[6]: /images/20220724/309a6d12bcbd46bebebeb58d9d148708.png
[7]: /images/20220724/d2378d1c611e4f178d8656e99c9be21f.png
[8]: /images/20220724/fab8b24bf88642faa5173ae04d608bfc.png
[4 1]: /images/20220724/5350351d0d844726b126af39f2f928f3.png
[9]: /images/20220724/ad59045a938048e8b0e505d9ae80c4fa.png