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Java 数组及其内存管理

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数组是一个复合数据结构,当需要多个类型相同的变量时,可以定义数组惊醒使用。在java中,数组变量是一个引用类型的变量。java 中的数组是 静态的 ,即初始化后,它索占的内存空间、数组长度是不变的。而且必须先 初始化 后使用。

数组的初始化方式:

静态初始化:初始化是指定数组的元素的值,由系统决定其长度。

String[] datas = new String[]{"java","C++","html"};

动态初始化:指定长度,由系统为数组元素分配初始值。

String[] datas = new String[5];//指定长度为5,系统为每个元素指定初始值为null

初始值分配规则:

图片描述

注:不要同时使用静态和动态初始化,即同时指定数组长度和元素初始值

2.数组的内存分析

如下定义三个数组并初始化:

//1.静态初始化一
String[] books = new String[]{
        "疯狂java 讲义",
        "轻量级javaee企业应用实战",
        "疯狂ajax讲义",
        "疯狂XNL讲义"
};
System.out.println("第一个数组的长度为:" + books.length);// 4
//2.静态初始化二
String[] names = {
        "孙悟空",
        "猪八戒",
        "白骨精"
};
System.out.println("第二个数组的长度为:" + names.length);// 3
//3.动态初始化
String[] strArr = new String[5];
System.out.println("第三个数组的长度为:" + strArr.length); // 5

上面采用两种静态和一种动态方式初始化数组,其长度分别为4、3、5,其内存分配如下:

图片描述

数组变量存在栈区,数组对象存在堆内存,只能通过引用来访问堆内存中的数据。

数组一旦初始化完成后,其内存空间即分配结束,无法改变其长度,但可以修改其元素的值。但数组是一中引用类型的变量,他只是指向对内存中的数组对象,可以改变其引用,从而造成其长度可变的假象,如下:

books = names;
System.out.println("books数组的长度为:" + books.length);
strArr = names;
System.out.println("strArr数组的长度为:" + strArr.length);
books[1] = "唐僧";
System.out.println("snames的第三个元素:" + books[1]);

输出结果为:

books数组的长度为:3

strArr数组的长度为:3

strArr数组的长度为:唐僧

books原本长度为4,现在打印出来的是3,这里只是其引用变了导致的,原来books变量引用的数组长度依然是4,只是没有任何引用了,将会被GC回收。内存变化如下:

图片描述

java 中的数组变量只是引用变量,他并不是数组的本身,只要让数组变量指向有效的数组对象,即可使用该数组变量.

 int[] nums = new int[]{3,5,20,12};
int[] prices;
prices = nums;//prices 未初始化,但将其指向nums所引用的数组
for (int i = 0; i < prices.length; i++) {
    System.out.println(prices[i]);
}
//为prices第三个元素赋值
prices[2] = 34;
System.out.println("nums数组第三个元素为:"+nums[2]);//输出34

prices数组并没有初始化,但可以使用,执行 prices = nums; 后,他们指向相同的数组对象,是等价的,因此,修改prices的数组元素值,nums的也会随之改变。 对于数组,只要让其指向有效的数组对象,即可使用该变量。

注意: 引用变量本质上是一个指针,只要通过引用变量访问属性或调用方法,该引用变量就会由它所引用的对象替换。

3.引用类型数组初始化

引用类型的数组元素依然是一用类型的,它存储的是引用,指向另一块内存,该内存中存储了引用变量所引用的对象(包括数组和java对象)。

定义一个Person类,用于定义改类型的数组:

public class Person {
    public int age;
    public double height;

    public void printInfo() {
        System.out.println("年龄是:" + age + ", 身高是:" + height);
    }
}

定义person数组:

Person[] students;
students = new Person[2];
System.out.println("students数组长度:" + students.length);
Person zhang = new Person();
zhang.age = 12;
zhang.height = 158;

Person lee = new Person();
lee.age = 16;
lee.height = 161;

students[0] = zhang;
students[1] = lee;

//lee和students[1]指向同一个person的实例,以下两句执行效果一样
lee.printInfo();
students[1].printInfo();

上述数组内存分配图:

图片描述

student数组的两个元素相当于两个引用,分别指向zhang和lee,lee和studentd[1]是指到同一个对象的,同一块内存,有相同的效果。

4.数组的使用

当定义一个数组,初始化后就相当于定义了多个相同类型的变量。通过索引使用数组元素时,可将其作为普通变量的使用。

class Cat
{
    double weight;
    int age;
    public Cat(double weight , int age)
    {
        this.weight = weight;
        this.age = age;
    }
}
public class ArrayTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // 定义,并动态初始化一个int[]数组
        int[] pos = new int[5];
        // 采用循环为每个数组元素赋值
        for (int i = 0; i < pos.length ; i++ )
        {
            pos[i] = (i + 1) * 2;
        }
        // 对于pos数组的元素来说,用起来完全等同于普通变量
        // 下面即可将数组元素的值赋给int变量,
        // 也可将int变量的值赋给数组元素
        int a = pos[1];
        int b = 20;
        pos[2] = b;             
        // 定义,并动态初始化一个Cat[]数组
        Cat[] cats = new Cat[2];
        cats[0] = new Cat(3.34, 2);
        // 将cats数组的第1个元素的值赋给c1。
        Cat c1 = cats[0];
        Cat c2 = new Cat(4.3, 3);
        // 将c2的值赋给cats数组的第2个元素
        cats[1] = c2;             
    }
}

上述代码中,相关的内存分配图示意图:

图片描述

5.多维数组

对于 int 类型,添加 [] 后就是一个数组类型,若以 int[] 类型为已有类型,则增加一个 [] , int[][] ,也是一个数组类型。因此,所谓的多维数组,其数组元素依然是一个数组,即N维数组,是数组元素为N-1维数组的一维数组。

如下示例:

int[][] a = new int[4][];
a[0] = new int[2];
a[0][1] = 6;

内存空间分配图:

图片描述

如果将其扩展成三维数组,则6所对应的数组元素指向两一个数组。

多维数组的本质是一维数组。

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