Java数组

数组的声明和创建

数组的基本概念

数组是 Java 中一种复合数据类型，用于存储多个相同类型的值。它是一个固定大小的容器，元素通过下标（索引）访问，下标从 0 开始。数组的优势在于高效的随机访问（O(1) 时间复杂度），但大小固定，无法动态扩展（需用 ArrayList 等集合替代）。
数组的元素可以是基本类型（如 int、double）或引用类型（如 String、对象）。数组本身是引用类型，存储在堆内存中。

数组的声明

声明数组时，指定元素类型和数组名，但不分配内存。语法：

类型[] 数组名;
类型数组名[];

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int[] scores;     // 声明整数数组
String[] names;   // 声明字符串数组
double[] prices;  // 声明双精度数组

注意：声明后，数组变量为 null（未初始化）。直接使用会抛 NullPointerException。

数组的创建（分配内存）

创建数组时，使用 new 关键字分配内存，并指定长度。语法：

数组名 = new 类型[长度];
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scores = new int[5]; // 创建长度为5的int数组，默认元素为0
names = new String[3]; // 创建长度为3的String数组，默认元素为null
结合声明和创建：
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int[] ages = new int[4];
需要注意的细节：长度必须是正整数或者0(空数组)，负数或非整型会编译错误，创建后，基本元素默认会进行初始化，比如：int[] ages = new int[4]; 数组中的4个值均为0.

简单数组的创建

public class ArrayDeclareCreate {
    public static void main(String[] args) {
        // 声明并创建
        char[] letters = new char[4];
        
        // 访问和赋值
        letters[0] = 'A';
        letters[1] = 'B';
        letters[2] = 'C';
        letters[3] = 'D';
        
        // 输出
        System.out.println("数组长度：" + letters.length);  // 4
        System.out.println("第一个元素：" + letters[0]);    // A
    }
}

常见错误的分析

未创建直接使用：如：int[] arr; arr[0]=1;会抛NullPointerException
长度为变量：允许，但是变量必须初始化，如：int size = 5; int[] array = new int[size];
多维数组声明：声明如int[][] matrix;

需要注意的是：数组是引用类型，多个变量可引用同一数组（如 int[] a = new int[3]; int[] b = a; 修改 a 影响 b）。

三种初始化及内存分析

三种初始化的基本概念

初始化是为数组元素赋值。Java 支持三种方式：

动态初始化：创建后逐个赋值。
静态初始化：创建时直接指定元素值，长度自动推导。
默认初始化：创建时不赋值，使用默认值。

动态初始化

先创建数组，再通过循环或单个赋值初始化。

int[] nums = new int[3];
nums[0] = 10;
nums[1] = 20;
nums[2] = 30;

静态初始化

语法：类型[] 数组名 = new 类型[] {值1, 值2, ...}; 或简写 类型[] 数组名 = {值1, 值2, ...};（仅限声明时）。

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String[] fruits = new String[] {"a", "b", "c", "d"};
// 或者
double[] temps = {1.1, 2.3, 5.6, 2.9};

细节：元素类型必须匹配。简写形式不能用于已声明变量，如 String[] fruits; fruits = {“A”, “B”}; 会编译错误，必须用 new。

默认初始化

创建时自动：基本类型为 0/false/‘’，引用为 null。
示例：new boolean[2] 默认 {false, false}。

内存分析

Java内存分为栈(Stack)和堆(Heap):

栈：存储局部变量、方法调用、数组变量在栈中

堆：存储数组实体元素

int[] arr = new int[3];  // 栈：arr 引用；堆：分配 int[3] 空间，默认 0,0,0
arr[0] = 1;              // 修改堆中元素
int[] arr2 = arr;        // 栈：arr2 指向同一堆数组
arr2[1] = 2;             // 修改影响 arr

图解（文字描述）：
栈：arr -> 地址0x123
堆：0x123 [0:1, 1:2, 2:0]

垃圾回收：当无引用时，堆数组被 GC 回收。

结合三种初始化

public class ArrayInitMemory {
    public static void main(String[] args) {
        // 默认初始化
        int[] defaults = new int[2];
        System.out.println(defaults[0]);  // 0
        
        // 动态
        defaults[0] = 100;
        defaults[1] = 200;
        
        // 静态
        char[] chars = {'X', 'Y', 'Z'};
        
        // 内存：defaults 和 chars 在堆，不同地址
    }
}

常见错误避免

静态初始化类型不匹配：如 int[] = {“1”}; 错误。
简写形式误用：声明后赋值必须 new。
内存泄漏：过多大数组未释放，导致 OutOfMemoryError。