Java Array 数组

Java 中的 Array 是一种用于存储固定大小的相同类型元素的数据结构。Array 可以存储基本数据类型（如 int、float、double 等）和对象类型（如 String、Person 等）。

Array 特点

Java 中的 Array 有以下特点：

1. 长度固定：Array 的长度在创建时就已经确定，并且不能被修改，但是可以指向其他数组。
2. 同类型元素：Array 中的所有元素必须是同一种类型（对象类型存储的是引用）。
3. 内存连续：Array 存储在连续的内存位置。
4. 下标从 0 开始：Array 中的元素是通过下标来访问的，下标从 0 开始，最大下标为长度减 1。
5. 给定数组下标访问下标对应的元素时，的时间复杂度为 1。
6. Array 是Java 中的对象，因此可以使用对象属性 lenght 获取到 Array 的长度。
7. Java 中 Array 都实现了 Cloneable 和 java.io.Serializable 接口。

Array 创建

Java 中的 Array 可以通过以下方式创建：

数组定义语法：type[] name; 或者 type name[];

1. 使用 new 关键字：可以使用 new 关键字来创建一个指定长度的 Array，使用 new 关键字创建数组需要指定数组的长度。：

int[] arr = new int[2];
String[] strArr = new String[5];

2. 使用大括号初始化：可以使用大括号来初始化 Array 的元素，可以在创建时直接直接每个元素的信息。例如，下面的代码创建了一个包含 3 个元素的 String 类型 Array：

String[] arr = { "Hello", "world", "!" };

Array 访问

Java 中的每一项成为元素，可以通过下标来访问或者修改 Array 中的元素。例如，下面的代码访问了数组的第一个元素，输出它的值是 10：

int[] arr = new int[2];
arr[0] = 10;
arr[1] = 20;
System.out.println(arr[0]);
// 输出：10

除了指定下标来访问数组中的某一个元素外，还可以使用循环来访问每一个元素。

int[] arr = {1, 2, 3};
for (int a : arr) {
    System.out.println(a);
}// 输出：1  2  3
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    System.out.println(arr[i]);
}// 输出：1  2  3

数组是不能直接打印输出的，如果你直接打印一个数组，会得到一个内存地址：

int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr); // 数组地址
// 输出：[[email protected]

输出 Array 的大小。

int[] arr = {1,2,3};
System.out.println(arr.length);
// 输出: 3

Array 复制

Cloneable

Java 中的数组实现了 Cloneable 方法，所以可以直接复制。

String[] strArr = {"hello", "world", "!"};
String[] strArrByClone = strArr.clone();
System.out.println(String.join(" ", strArrByClone));
// 输出：hello world !

对于元素为引用类型的数组，复制也是如此。

class Person{
    public String name;
    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }
}

测试可见对新数组的第一个元素进行修改，不会影响到老数组的第一个元素，可见这是一个深拷贝。

// 测试
Person[] personArr = new Person[2];
personArr[0] = new Person("www");
personArr[1] = new Person("wdbyte.com");
Person[] personArrByClone = personArr.clone();
personArrByClone[0] = new Person("https://www");
System.out.println(personArr[0].name);// 输出：www
System.out.println(personArrByClone[0].name); // 输出：https://www

注意：clone 对于多维数组的拷贝，只会进行浅拷贝。

Person[][] personArr = new Person[2][2];
personArr[0][0] = new Person("www");
personArr[0][1] = new Person("wdbyte.com");
Person[][] personArrByClone = personArr.clone();
personArrByClone[0][0] = new Person("https://www");
System.out.println(personArr[0][0].name); // 输出：https://www
System.out.println(personArrByClone[0][0].name); // 输出：https://www

System.arraycopy

使用 System.arraycopy 复制数组，下面的操作的意思是，从 strArr 数组中下标为 1 的元素开始复制到 strAyyByCopy 数组中，复制的元素的个数为两个。

String[] strArr = {"hello", "world", "!"};
String[] strAyyByCopy = new String[5];
System.arraycopy(strArr,1,strAyyByCopy,3,2);
for (String s : strAyyByCopy) {
    System.out.println(s);
}
// 输出：null
// null
// null
// world
// !

Arrays.copyOfRange

使用 Arrays.copyOfRange 复制数组，下面的意思是拷贝 strArr 数组中的从第 0 个到第 2 个元素之间的元素。

注意：这个范围包含左边的第 0 个元素，但是不包含右边的第 2 个元素。

String[] strArr = {"hello", "world", "!"};
//
String[] newArr = Arrays.copyOfRange(strArr, 0, 2);
System.out.println(Arrays.toString(newArr));
// 输出：[hello, world]

Array 操作

Java 中的 Arrays 类提供了一系列用于操作数组的静态方法。以下是 Arrays 常用的操作方法：

这些方法可以帮助我们更方便地操作数组，提高编码效率。

下面是几个方法的使用演示：

1. 创建数组，排序数组，输出数组

   int[] numArr = {1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 10};
   // 对数组进行排序
   Arrays.sort(numArr);
   // 将数组转换成字符串输出
   System.out.println(Arrays.toString(numArr));
   // 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
   

2. 创建数组，为数组的每个元素赋值。

   String[] strArray = new String[3];
   // 将数组的所有元素都赋为指定的值
   Arrays.fill(strArray,"byte");
   System.out.println(Arrays.toString(strArray));
   // 输出：[byte, byte, byte]
   

3. 将数组转换成 List。

   // 将数组转换成 List
   List<String> stringList = Arrays.asList("a","b","c");
   System.out.println(stringList);
   // 输出：
   [a, b, c]
   

常见问题

由于数组的长度固定，而访问数组中的元素需要指定下标，那么如果指定的下标超出了数组的长度会发生什么呢？

当尝试访问数组中不存在的元素时，就会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException 异常，用于表示访问数组时下标越界的情况。

例如，如果一个数组长度为5，但是你尝试访问下标为5 的元素，就会抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException 异常。

该异常属于运行时异常（unchecked exception），不需要显式地捕获或声明，但是如果不处理这个异常，程序就会崩溃。因此，在访问数组时，应该始终确保访问的下标在数组的有效范围内。

以下是一个抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException 异常的示例代码：

int[] arr = new int[5];
arr[5] =10; // 下标越界，抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException 异常

数组还有一下其他特殊数组，比如多维数组，锯齿数组等，可以在下面的文章中看到。

参考：Oracle Java Arrays 教程

一如既往，文章中代码存放在 Github.com/niumoo/javaNotes.