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）。

Java 数组

Array 特点

Java 中的 Array 有以下特点：

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。
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）。
内存连续：Array 存储在连续的内存位置。
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。
给定数组下标访问下标对应的元素时，的时间复杂度为 1。
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。
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[];

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];

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：[I@4b1210ee

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：

方法名	描述
sort()	对数组进行排序
parallelSort()	并行排序数组
binarySearch()	对已排序的数组进行二分查找
equals()	比较两个数组是否相等
fill()	将数组的所有元素都赋为指定的值
toString()	将数组转换成字符串输出
copyOf()	复制数组
asList()	将数组转换成 List

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：

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]

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]

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.