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數(shù)組之一:認識 JAVA 數(shù)組

噢,它明白了,河水既沒有牛伯伯說的那么淺,也沒有小松鼠說的那么深,只有自己親自試過才知道!道聽途說永遠只能看到表明現(xiàn)象,只有親自試過了,才知道它的深淺?。。。?!

一、什么是數(shù)組

數(shù)組?什么是數(shù)組?在我印象中的數(shù)組是應該這樣的:通過 new 關鍵字創(chuàng)建并組裝他們,通過使用整形索引值訪問它的元素,并且它的尺寸是不可變的!

但是這只是數(shù)組的最表面的東西!深一點?就是這樣:數(shù)組是一個簡單的復合數(shù)據(jù)類型,它是一系列有序數(shù)據(jù)的集合,它當中的每一個數(shù)據(jù)都具有相同的數(shù)據(jù)類型,我們通過數(shù)組名加上一個不會越界下標值來唯一確定數(shù)組中的元素。

還有更深的,那就是數(shù)組是一個特殊的對象?。。▽τ谶@個 LZ 理解的不是很好,對JVM也沒有看,所以見解有限)。以下參考文獻:http://developer.51cto.com/art/201001/176671.htm、http://www.blogjava.net/flysky19/articles/92763.html?opt=admin

不管在其他語言中數(shù)組是什么,在 Java 中它就是對象。一個比較特殊的對象。


    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            int[] array = new int[10];
            System.out.println("array的父類是:" +  array.getClass().getSuperclass());
            System.out.println("array的類名是:" + array.getClass().getName());
        }
    }
    -------Output:
    array的父類是:class java.lang.Object
    array的類名是:[I

從上面示例可以看出,數(shù)組的是 Object 的直接子類,它屬于“第一類對象”,但是它又與普通的 Java 對象存在很大的不同,從它的類名就可以看出:[I,這是什么東東??在 JDK 中我就沒有找到這個類,話說這個”[I”都不是一個合法標識符。怎么定義成類???所以我認為 SUM 那幫天才肯定對數(shù)組的底層肯定做了特殊的處理。

我們再看如下示例:


    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            int[] array_00 = new int[10];
            System.out.println("一維數(shù)組:" + array_00.getClass().getName());
            int[][] array_01 = new int[10][10];
            System.out.println("二維數(shù)組:" + array_01.getClass().getName());

            int[][][] array_02 = new int[10][10][10];
            System.out.println("三維數(shù)組:" + array_02.getClass().getName());
        }
    }
    -----------------Output:
    一維數(shù)組:[I
    二維數(shù)組:[[I
    三維數(shù)組:[[[I

通過這個實例我們知道:[代表了數(shù)組的維度,一個[表示一維,兩個[表示二維??梢院唵蔚恼f數(shù)組的類名由若干個’[‘和數(shù)組元素類型的內部名稱組成。不清楚我們再看:


    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println("Object[]:" + Object  [].class);
            System.out.println("Object[][]:" + Object[][].class);
            System.err.println("Object[][][]:" + Object[]  [][].class);
            System.out.println("Object:" + Object.class);
        }
    }
    ---------Output:
    Object[]:class [Ljava.lang.Object;
    Object[][]:class [[Ljava.lang.Object;
    Object[][][]:class [[[Ljava.lang.Object;
    Object:class java.lang.Object

從這個實例我們可以看出數(shù)組的“廬山真面目”。同時也可以看出數(shù)組和普通的 Java 類是不同的,普通的 Java 類是以全限定路徑名 + 類名來作為自己的唯一標示的,而數(shù)組則是以若干個 [+L+ 數(shù)組元素類全限定路徑+類來最為唯一標示的。這個不同也許在某種程度上說明了數(shù)組也普通 Java 類在實現(xiàn)上存在很大的區(qū)別,也許可以利用這個區(qū)別來使得 JVM 在處理數(shù)組和普通 Java 類時作出區(qū)分。

我們暫且不論這個[I 是什么東東,是由誰來聲明的,怎么聲明的(這些我現(xiàn)在也不知道!但是有一點可以確認:這個是在運行時確定的)。先看如下:


    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            int[] array = new int[10];
            Class clazz = array.getClass();   
            System.out.println(clazz.getDeclaredFields ().length);   
            System.out.println(clazz.getDeclaredMethods ().length);   
            System.out.println(clazz.getDeclaredConstructors().length);   
            System.out.println(clazz.getDeclaredAnnotations().length);   
            System.out.println(clazz.getDeclaredClasses().length);   
        }
    }
    ----------------Output:
    0
    0
    0
    0
    0

從這個運行結果可以看出,我們親愛的 [I 沒有生命任何成員變量、成員方法、構造函數(shù)、Annotation 甚至連 length 成員變量這個都沒有,它就是一個徹徹底底的空類。沒有聲明 length,那么我們 array.length 時,編譯器怎么不會報錯呢?確實,數(shù)組的 length 是一個非常特殊的成員變量。我們知道數(shù)組的是 Object 的直接之類,但是 Object 是沒有 length 這個成員變量的,那么 length 應該是數(shù)組的成員變量,但是從上面的示例中,我們發(fā)現(xiàn)數(shù)組根本就沒有任何成員變量,這兩者不是相互矛盾么?


    public class Main {
        public static void main(String[] args) {
            int a[] = new int[2];
            int i = a.length;
        }
    }

打開 class 文件,得到 main 方法的字節(jié)碼:


    0 iconst_2                   //將int型常量2壓入操作數(shù)棧  
        1 newarray 10 (int)          //將2彈出操作數(shù)棧,作為長度,創(chuàng)建一個元素類型為int, 維度為1的數(shù)組,并將數(shù)組的引用壓入操作數(shù)棧  
        3 astore_1                   //將數(shù)組的引用從操作數(shù)棧中彈出,保存在索引為1的局部變量(即a)中  
        4 aload_1                    //將索引為1的局部變量(即a)壓入操作數(shù)棧  
        5 arraylength                //從操作數(shù)棧彈出數(shù)組引用(即a),并獲取其長度(JVM負責實現(xiàn)如何獲取),并將長度壓入操作數(shù)棧  
        6 istore_2                   //將數(shù)組長度從操作數(shù)棧彈出,保存在索引為2的局部變量(即i)中  
        7 return                     //main方法返回

在這個字節(jié)碼中我們還是沒有看到 length 這個成員變量,但是看到了這個:arraylength ,這條指令是用來獲取數(shù)組的長度的,所以說 JVM 對數(shù)組的長度做了特殊的處理,它是通過 arraylength 這條指令來實現(xiàn)的。

二、數(shù)組的使用方法

通過上面算是對數(shù)組是什么有了一個初步的認識,下面將簡單介紹數(shù)組的使用方法。

數(shù)組的使用方法無非就是四個步驟:聲明數(shù)組、分配空間、賦值、處理。

聲明數(shù)組:就是告訴計算機數(shù)組的類型是什么。有兩種形式:int[] array、int array[]。

分配空間:告訴計算機需要給該數(shù)組分配多少連續(xù)的空間,記住是連續(xù)的。array = new int[10];

賦值:賦值就是在已經分配的空間里面放入數(shù)據(jù)。array[0] = 1 、array[1] = 2…… 其實分配空間和賦值是一起進行的,也就是完成數(shù)組的初始化。有如下三種形式:


    int a[] = new int[2];    //默認為0,如果是引用數(shù)據(jù)類型就為 null
            int b[] = new int[] {1,2,3,4,5};    
            int c[] = {1,2,3,4,5};

處理:就是對數(shù)組元素進行操作。通過數(shù)組名+有效的下標來確認數(shù)據(jù)。

PS:由于能力有限,所以“什么是數(shù)組”主要是參考這篇博文:http://developer.51cto.com/art/201001/176671.htm 下篇將更多的介紹數(shù)組的一些特性,例如:效率問題、Array 的使用、淺拷貝以及與 list 之間的轉換問題。

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