Java基础语法（六）

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Java基础语法（六）

2023-09-30 22:49| 来源: 网络整理| 查看: 265

本次内容介绍大纲

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接上篇博客 Java基础语法（五）——方法的使用

Java基础语法（六）——数组的定义与使用一、数组基本用法1.什么是数组

数组本质上就是让我们能 “批量” 创建相同类型的变量.

例如:

如果需要表示两个数据, 那么直接创建两个变量即可 int a; int b

int a = 10; int b = 20;

如果需要表示五个数据, 那么可以创建五个变量 int a1; int a2; int a3; int a4; int a5;

int a1 = 10; int a2 = 20; int a3 = 30; int a4 = 40; int a5 = 50;

但是如果需要表示一万个数据, 那么就不能创建一万个变量了. 这时候就需要使用数组, 帮我们批量创建.

int[] array = {10,20,30,40,50};

上面就是整型数组.

注意事项: 在 Java 中, 数组中包含的变量必须是相同类型.

2. 创建数组

基本语法

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在上面的实例中，我们就以整型数组为例，创建了一个 int [ ] 类型的array数组，并且存放了5个整形数据.讲解了数组创建时的用法，Java数组的创建与C语言很是相似，但是还是有区别的.

C语言版本数组的创建：

int arr[5] = {1,2,3,4,5};

Java版本数组的创建：

int[] arr = {1,2,3,4,5};

我们可以通过两种写法看到其中的区别. Java当中一定要 [ ] 和数据类型紧挨在一起.

数组的数据在内存中是连续存放的.继续以上面的代码为例：

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数组的每一元素都有其对应的下标，而下标->从0开始，我们要想找到这个数组中的某个数据，是通过数组的下标来进行访问的.

注意：

数组也被称为存放一组相同类型的数据的集合！！

下标是从0号位置开始的.

3.定义数组的方式

定义方式一

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上面我们写的代码是，定义并初始化了一个数组.

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这样的方式才只是定义了一个数组.这就是我们定义数组的第一种方式.且这样定义的数组默认大小为0.

定义方式二

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这样也是定义了一个数组，不过这个数组定义是通过new 这样一个关键字，给 array 分配了一块内存，这块内存有10个数据可以存放.

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int [ 10 ] 分配的连续内存空间.

不过此时，我们还未给 array 这个数组进行初始化，所以 array 此时的这十个数据默认值为0.

定义方式三

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在Java当中在已经初始化之后， = 左边的 [ ] 中是不能填数字的， = 右边的 [ ] 只有在定义方式二中可以给定值.

在定义方式三中

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总结定义数组的三种方式：

int[] array1 = {1,2,3,4,5}; // 定义一 int[] array2 = new int[10]; // 定义二 int[] array3 = new int[]{1,2,3,4,5}; // 定义三

在这三种方式中，Java中定义数组最常用的是方式一。

4. 数组的使用（1）获取长度

注意事项

使用 arr.length 能够获取到数组的长度. . 这个操作为成员访问操作符. 后面在面向对象中会经常用到

代码示例：

public static void main(String[] args) { int[] array = {1,2,3,4,5}; System.out.println(array.length); }

编译结果：

在这里插入图片描述（2）访问数组中的元素

数组访问的方式：

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注意事项：

使用 [ ] 按下标取数组元素. 需要注意, 下标从 0 开始计数

使用 [ ] 操作既能读取数据, 也能修改数据.

下标访问操作不能超出有效范围 [0, length) , 如果超出有效范围, 会出现下标越界异常

代码示例：

public static void main(String[] args) { int[] array = {1,2,3,4,5}; //获取数组中的元素的个数 //System.out.println(array.length); //访问数组中的元素 System.out.println(array[1]); // 执行结果: 2 System.out.println(array[2]); // 执行结果: 3 //修改数组中的元素 array[2] = 100; System.out.println(array[2]); // 执行结果: 100 }

编译结果：

在这里插入图片描述（3）下标越界

数组下标从0开始，范围是 [0,arr.length) ,左闭右开的区间，或者是[ 0,arr.length-1].

如果我们将下标的值超出数组的范围…

如下所示

public static void main(String[] args) { int[] arr = {1,2,3,4,5,6}; System.out.println(arr[100]); }

编译结果：

在这里插入图片描述（4）遍历数组

所谓 “遍历” 是指将数组中的所有元素都访问一遍, 不重不漏. 通常需要搭配循环语句

1.遍历方式（一）-----for循环

public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3}; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } }

编译结果：

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我们可以看到，用 for 循环将数组中的元素一一遍历并打印出来.

2.遍历方式（二）---->for-each

for-each 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错.

for-each 的基本使用

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代码示例：

public static void main(String[] args) { int[] arr = {1,2,3,4,5}; for (int x:arr) { System.out.print(x+" "); } }

编译结果：

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for-each 遍历的原理

遍历array 里面的每一个元素，把每一个元素取出来，然后赋值给了 x ，最后打印 x ,直到 array 里面的元素全部都遍历完成.

两种遍历的方式我们介绍完了，那么for循环和for-each有什么区别？

for循环是可以拿到数组下标的，for-each拿不到数组下标，所以for-each只能够全部遍历，无法对数组元素进行修改或进行操作.

3.遍历方式（三）——使用操作数组的工具类进行数组的打印

Arrays 就是操作Java数组的工具类，你要对数组做什么事情，就可以通过他来做，当然有些事情他是完成不了的.

比如说：我们要打印数组，我们本来是用for循环或者 for-each 来写的，但是我们也可以用Arrays的工具类打印.

通过JDK的工具文档，我们查找到了相应的工具类.

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好，我们对arr数组进行操作如下：

public static void main(String[] args) { int[] arr = {1,2,3,4,5}; System.out.println(Arrays.toString(arr)); }

编辑结果：

在这里插入图片描述5.数组在内存中的存储

我们在之前的博客已经很简单介绍了Java中的内存区域划分，那么今天我们认识了数组这个引用类型，那么它在内存中如何进行存储呢？

我们先简单回顾一下Java的内存区域

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我们知道局部变量都在Java虚拟机栈上存放，而数组的数据则在堆上进行存放，数组的数据在堆上都有特定的地址，而数组的变量存放的其实是这组数据的地址，栈上的这个变量根据这个地址找到堆上的数据.

数组的具体存储由下图所示：

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注意点：

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上图为arr指向的数据在堆中的地址，这个地址并不是真正的地址，它是通过正式的地址 hash 得到的.但是我们可以把它当作真实的地址，因为这个地址也是唯一的.

那么真实的地址为什么要hash操作呢？

这就是Java的安全性了，不会轻易暴露自己数据的地址.

二、数组作为方法的参数1.基本用法

代码示例：打印数组内容

public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3}; printArray(arr); } public static void printArray(int[] a) { for (int x : a) { System.out.println(x); } }

在这个代码中

1.int [ ] a 是函数的形参, int [ ] arr 是函数实参.

2.如果需要获取到数组长度, 同样可以使用 a.length

2.理解引用类型

在上一期博客方法的使用中，我们介绍了一个用方法来交换两个变量的具体情况.现在我们来回顾一下.

（1）参数传内置类型

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我们用内置类型作为参数，进行交换变量，但是最后编译的结果两个变量却并未发生交换.

这是为什么呢？

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交换形参的值, 不影响实参的值.

（2）参数传数组类型

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我们用数组作为参数，进行交换变量，编译运行后，发现成功交换两个变量的值。此时数组名 arr 是一个 “引用” . 当传参的时候, 是按照引用传参.

那么为什么传引用类型可以形参可对实参进行操作呢？

这里我们就要先从内存说起

在上面我们介绍了数组在内存中的储存，

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我们可以知道，数组这个在栈中存放的变量实际存放的是堆中数据的地址，当我们 arr 数组作为参数传入方法里，我们就把堆中数据的地址传入了进去，在方法内部，我们可以根据这个地址找到堆中的数据进而修改数据，从而实现了形参改变了实参的操作.

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总结:

所谓的 “引用” 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 那么拷贝开销就会很大).

3.认识 null

引用类型的0值就是 null.

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当我们将 null 赋给arr 这个引用类型时，这又是什么意思呢？

代表 arr 这个引用，不指向任何对象.

当我们运行这个代码时，显示的结果就是 null ，不是数值 0.

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那我们再来看一个问题

当我们将 null 赋给 arr 之后，那么arr 数组的长度是多少呢？

我们猜测可能为0，现在来运行代码.

运行结果如下：

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此时，编辑器报错，错误类型：空指针异常.

好了，这时我们可以知道，null 赋给了 arr ，arr 没有指向任何一个数组对象，在堆上也没有开辟内存空间，所以我们也就无法求它的长度.

总结：

null.任何东西，都会发生空指针异常的错误.

经验：只要以后出现这样的异常，肯定是这一个引用是 null.

4.初识JVM内存区域划分

一个宿舍楼会划分成几个不同的区域: 大一学生, 大二学生… 计算机专业学生, 通信专业学生…

内存也是类似, 这个大走廊被分成很多部分, 每个区域存放不同的数据.

JVM 的内存被划分成了几个区域, 如图所示:

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程序计数器 (PC Register):

只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址.

虚拟机栈(JVM Stack):

重点是存储局部变量表(当然也有其他信息). 我们刚才创建的 int[] arr 这样的存储地址的引用就是在这里保存.

本地方法栈(Native Method Stack)

本地方法栈与虚拟机栈的作用类似. 只不过保存的内容是Native方法的局部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的.

堆(Heap):

JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2, 3} )

方法区(Method Area):

用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据. 方法编译出的的字节码就是保存在这个区域.

运行时常量池(Runtime Constant Pool):

是方法区的一部分, 存放字面量(字符串常量)与符号引用. (注意从JDK1.7 开始, 运行时常量池在堆上)

关于上面的划分方式, 我们随着后面的学习慢慢理解. 此处我们重点理解虚拟机栈和堆.

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1.局部变量和引用保存在栈上, new 出的对象保存在堆上.

2.堆的空间非常大, 栈的空间比较小.

3.堆是整个 JVM 共享一个, 而栈每个线程具有一份(一个 Java 程序中可能存在多个栈).

三、数组作为方法的返回值

代码示例：

public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3}; transform(arr); printArray(arr); } public static void printArray(int[] arr) { for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } } public static void transform(int[] arr) { for (int i = 0; i < arr.length; i++) { arr[i] = arr[i] * 2; } }

这个代码固然可行, 但是破坏了原有数组. 有时候我们不希望破坏原数组, 就需要在方法内部创建一个新的数组, 并由方法返回出来。

修改后的代码：

public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3}; int[] output = transform(arr); printArray(output); } public static void printArray(int[] arr) { for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } } public static int[] transform(int[] arr) { int[] ret = new int[arr.length]; for (int i = 0; i < arr.length; i++) { ret[i] = arr[i] * 2; } return ret; }

这样的话就不会破坏原有数组了.

另外由于数组是引用类型, 返回的时候只是将这个数组的首地址返回给函数调用者, 没有拷贝数组内容, 从而比较高效。

四、数组练习1.数组转字符串

题目要求：

实现一个方法 toString, 把一个整型数组转换成字符串.

例如数组 {1, 2, 3} , 返回的字符串为 “[1, 2, 3]”, 注意逗号的位置和数量.

public static String mytoString(int[] arr){ String ret = "["; for (int i = 0; i max) { max = arr[i]; } } return max; } public static void main(String[] args) { int[] arr={10,20,900,40,100,500}; int ret = findMax(arr); System.out.println(ret); }4.求数组中元素的平均值

题目内容

给定一个整型数组, 求平均值

代码实现：

public static double aver(int[] arr){ int sum = 0; for (int i = 0; i

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