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在上一章節中已經對數據結構的基本概念有了了解，主要就是數據結構研究的三個方面(邏輯結構、存儲結構、算法)。還有兩個重要的詞匯：時間效率和空間效率。這一節開始了解最基本的數據結構-數組。

一、數組的基本概念

1、什么是數組?

在平時使用最多的恐怕就是數組了吧，

它是使用最廣泛的一種數據結構，它是相同數據類型(可以是基本類型也可以是自定義類型)的元素按一定順序排列的集合，它們在內存中按照這個先后順序連續存放在一起。有一維數組，二維數組，多維數組。

通俗的理解就是我們一般把一群羊或者一群牛放在一個圈里面，這個圈就相當于數組容器，每一個羊相當于一個元素。

以上這個概念需要知道這幾個詞匯：相同數據類型、一定順序排列、集合、內存先后存放。

2、如何聲明一個數組

從標題就可以看到，聲明和創建一個數組是兩個不同的過程。聲明的作用就好像是告訴別人我要去洗澡，創建的作用就好像是我真正的去洗澡了(比喻不當哈哈)。那如何聲明數組呢?

int[] students ; 
int students []; 

從上面我們看到這里有兩種方式，但一般推薦第一種。畢竟第一種看起來可讀性更好一點。

3、如何創建一個數組

在我們知道了如何聲明數組之后，接下來就是我們如何創建一個數組。不同的語言創建一個數組的方式還是不一樣的，但是大體上一樣，這里給出java的幾種方式。

//第一種： 
int [] students = new  int[50]； 
//第二種： 
String [] colors =  {"red","blue","black"}; 

從上面可以發現創建一個數組如此簡單，別急，這三種方式里面其實還是有很多知識點需要掌握的。其實數組的創建其中有一個環節叫做數組的初始化。舉個例子，我創建了一個數組，但是一開始數組容器里面可能還沒有這些值。那什么時候才有了這些值呢?也就是系統什么時候把我聲明的那些red、blue等等裝到數組容器里面的呢?這個過程就是數組的初始化。數組是如何初始化的呢?

數組的初始化分為靜態初始化、動態初始化：

• 靜態初始化：數組在初始化時由程序員顯式指定每個數組元素的初始值。而數組長度由系統決定。在上面創建數組的那三種方式中，第三種就是靜態初始化。第二種也是，但是屬于靜態初始化的簡化方式。
• 動態初始化：動態初始化時則必須指定元素個數。動態初始化時數組元素個數未知因此必須指定。上面第一種就是。

4、數組的分類

可能看到這個標題有一個疑問，數組還有分類嗎?不就是把相同類型的元素放在一起嘛。其實不然。下面給你好好的分一下類：

**按照是否有序分：**有序數組和無序數組。

按照數組能否擴容分：靜態數組和動態數組。

先來看靜態數組：在編譯期間在棧中分配好內存的數組，在運行期間不能改變存儲空間，運行后由系統自動釋放。

再來看動態數組：動態數組，是相對于靜態數組而言。靜態數組的長度是預先定義好的，在整個程序中，一旦給定大小后就無法改變。而動態數組則不然，它可以隨程序需要而重新指定大小。動態數組的內存空間是從堆(heap)上分配(即動態分配)的。是通過執行代碼而為其分配存儲空間。當程序執行到這些語句時，才為其分配。程序員自己負責釋放內存。

java中動態數組的原理

現有一個數組：

int [] data = new int[5];

該數組已經無法繼續添加元素了，所以我們再初始化一個新的數組，其容量為10，即數組arr容量的2倍:int [] newData = new int [10];

然后將原數組的所有元素全部都賦值給新的數組。

再將原數組的引用 arr指向 新的數組。

靜態數組和動態數組的比較：

對于靜態數組，其創建非常方便，使用完也無需釋放，要引用也簡單，但是創建后無法改變其大小是其致命弱點!對于動態數組，其創建麻煩，使用完必須由程序員自己釋放，否則嚴重會引起內存泄露。但其使用非常靈活，能根據程序需要動態分配大小。

二、數組的特點

在上面掌握了其基本概念之后，再來看一下數組有什么特點，數組的特點也是根據其分類來的，比如說有序數組其特點肯定就是有序，我們方便查找數據，無序的我們方面插入刪除數據這些。所以這里講的特點是所有數組共有的特點，也就是一般性特點：又回到了之前發過的文章，特點就是來看時間效率和空間效率的。

1.數組的長度固定的，超過長度時，只能創建一個新的數組，并把舊的數組的值傳進去方可;

2.數組的存儲類型是單一的，同一數組只能存儲同一數據類型的數據。

3.數組只能通過下標來訪問數據

三、數組的使用場景

數組較容器，最大的優點就是效率。在Java中，數組是一種效率最高的存儲和隨機訪問對象引用序列的方式，數組就是一個簡單的線性序列，這使得元素訪問非常快速， 數組的優點是效率高，但為此，所付出的代價就是數組對象的大小被固定。這也使得在工作中，數組并不實用。我們應該優選java中的容器，而不是數組。

四、數組的底層實現

這里的底層實現也是相比較于java語言來說的，比如在以后的文章里面，像鏈表這樣的數據結構我也會配合Java中鏈表實現的容器來配合著說。

Java提供了很棒的集合API和集合類如：ArrayList、HashMap，他們內部都是基于數組。java如果程序嘗試訪問無效的數組索引的話jvm會拋出ArrayIndexOutOfBoundException。

Java語言中，數組的實現原理是什么?

這個涉及到編譯原理的問題，我只能說，這是一個編譯規范。在規范中比如：int[]中的int告訴計算機這是一個整型數據，[]告訴計算機這是一個連續存儲的內存地址空間，簡單點說一個連續數據的存儲空間就是數組，數組只是一個名稱!!數組在Java里是一種特殊類型，有別于普通的“類的實例”的對象。

以HotSpot VM為例，答案是在數組對象的對象頭里有一個length字段，記錄數組長度。arraylength字節碼的實現只要去讀那個_length字段即可。JVM 中數組對象是一種特殊的對象，它的Object Header 比普通對象多了一個word 來存儲數組的長度，length 會編譯成對應的字節碼讀取這個field 就可以了。

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