Java 数组详解
在 Java 编程中，数组是一种基础且重要的数据结构，用于存储固定大小的同类型元素。以下从多个维度详细解析 Java 数组的核心概念、使用方法及注意事项：
一、数组的基本概念
定义与特性
固定长度：数组一旦创建，大小不可变。
同类型元素：只能存储声明时指定的数据类型（基本类型或引用类型）。
连续内存：元素在内存中连续存储，支持快速随机访问。
声明与初始化
// 静态初始化：指定元素值，长度由元素个数决定
int[] arr1 = {1, 2, 3}; // 推荐写法
int arr2[] = new int[]{4, 5, 6}; // C风格写法
// 动态初始化：指定长度，元素默认初始化为0（基本类型）或null（引用类型）
int[] arr3 = new int[5]; // 长度为5的int数组，元素默认值为0
二、数组的访问与操作
元素访问
通过索引（从 0 开始）访问元素：
int[] arr = {10, 20, 30};
System.out.println(arr[0]); // 输出10
arr[2] = 40; // 修改索引2的元素值
遍历方式
普通 for 循环：
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.println(arr[i]);
}
增强 for 循环（foreach）：
for (int num : arr) {
System.out.println(num);
}
Java 8 Stream API：
Arrays.stream(arr).forEach(System.out::println);
三、多维数组
二维数组
本质是 “数组的数组”，每个元素是一个一维数组。
// 静态初始化
int[][] matrix = {{1, 2}, {3, 4}, {5, 6}};
// 动态初始化
int[][] arr = new int[3][2]; // 3行2列的二维数组
// 不规则二维数组（每行长度可不同）
int[][] irregular = new int[3][];
irregular[0] = new int[2];
irregular[1] = new int[3];
多维数组的遍历
for (int i = 0; i < matrix.length; i++) {
for (int j = 0; j < matrix[i].length; j++) {
System.out.print(matrix[i][j] + " ");
}
System.out.println();
}
四、数组的常用操作
数组长度获取
int length = arr.length; // 返回数组的长度
数组复制
浅拷贝（复制引用，共享对象）：
int[] arr1 = {1, 2, 3};
int[] arr2 = arr1; // 引用复制，arr1和arr2指向同一对象
深拷贝（复制值，创建新对象）：
int[] arr3 = Arrays.copyOf(arr1, arr1.length); // 使用Arrays工具类
System.arraycopy(arr1, 0, arr3, 0, arr1.length); // 使用System类
数组排序
int[] arr = {3, 1, 4};
Arrays.sort(arr); // 升序排序，修改原数组
数组查找
int index = Arrays.binarySearch(arr, 4); // 二分查找，需先排序
五、数组与泛型
数组协变（Covariance）：数组支持子类数组赋值给父类数组变量，但运行时可能抛出ArrayStoreException。
Object[] objArray = new String[5];
objArray[0] = 123; // 编译通过，运行时抛出ArrayStoreException
泛型数组限制：不能直接创建泛型数组，需通过类型擦除或反射实现。
// 错误写法
List
// 正确写法（使用通配符）
List[] listArray = new List[5];
六、数组与集合的转换
数组转集合
String[] arr = {"a", "b", "c"};
List
List
集合转数组
List
String[] arr = list.toArray(new String[0]); // 推荐使用空数组参数
七、常见问题与注意事项
数组越界异常
访问超出索引范围的元素会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException。
int[] arr = new int[3];
System.out.println(arr[3]); // 错误：索引最大为2
空指针异常
未初始化的数组直接使用会抛出NullPointerException。
int[][] arr;
arr[0] = new int[2]; // 错误：arr未初始化
性能考量
数组适合随机访问（时间复杂度 O (1)），但插入 / 删除效率低（需移动元素）。
八、Java 8+ 的数组增强
Stream API
int[] arr = {1, 2, 3};
int sum = Arrays.stream(arr).sum(); // 求和
int max = Arrays.stream(arr).max().getAsInt(); // 最大值
并行操作
Arrays.parallelSort(arr); // 并行排序，适合大数据量
总结
数组是 Java 中最基础的数据结构之一，具有高效的随机访问能力，但长度固定、类型单一。在实际开发中，需根据场景选择合适的数组操作方式，并注意避免常见的运行时异常。Java 8+ 的 Stream API 和并行操作进一步提升了数组的处理效率，使其在现代编程中仍保持重要地位。
posted on
2025-07-02 09:20
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