Java笔记··By/蜜汁炒酸奶

Java漫谈-数组

数组基础
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基础

在Java语言中，数组是对象（An object is a class instance or an array.），而且是动态创建的。

数组超类是Objcet，可以在数组上调用Object类的所有方法。

每个数组都有一个关联的Class对象，与具有相同组成类型的所有其他数组共享(§10.8)。

虽然数组类型不是一个class，但每个数组的Class对象的行为如下：

  • 每个数组类型的直接超类都是Object。
  • 每个数组类型都实现了Cloneable和java.io.Serializable接口。

数组类型的超类型关系

以下规则定义了数组类型之间的直接超类型关系（§4.10.3）：

  • 如果 S 和 T 都是引用类型，当S >1 T时，S[] >1 T[]
  • Object >1 Object[]
  • Cloneable >1 Object[]
  • java.io.Serializable >1 Object[]
  • 如果 P 是一种原始数据类型，则： 
    • (1) Object ><sub>1</sub> P[]

    • (2) Cloneable ><sub>1</sub> P[]

    • (3) java.io.Serializable ><sub>1</sub> P[]

数组类型的超类型关系与超类关系不同:

  • 根据上面（即§4.10.3），Integer[]的直接超类型是Number[]。
  • 但根据Integer[]是一个Class对象(§10.8)，Integer []的直接超类是Object。
  • 这在实践中无关紧要，因为Object也是所有数组类型的超类型(原话：This does not matter in practice, because Object is also a supertype of all array types.)。

推一篇相关分析的文章：Java中的数组是对象吗？

一个Characters数组不是一个String(§10.8)

在Java语言中，一个char数组并不是一个String，并且String和char数组都不会被’\ u0000’（NUL字符）终止。

String对象是不可变的，它的内容永远不变，而char数组有可变元素。

String类中的toCharArray方法返回一个包含与String相同字符序列的字符数组。StringBuffer类在可变字符数组上实现有用的方法。

数组类型成员

以下是数组类型的所有成员：

  • public final字段length，包含数组的元素个数。长度可以是正数或零。
  • public 方法 clone，它会覆盖Object类中的同名方法，并且抛出任何未检查的异常。数组类型T []的clone()方法的返回类型是T []。多维数组的clone很浅，也就是说它只创建一个新数组。子阵列是共享的。
  • 所有成员都继承自Object类;唯一没有继承的Object方法是它的clone方法。

Java中的length和length()

问：为什么数组有length属性，而字符串没有？或者，为什么字符串有length()方法，而数组没有？

答：

一旦数组被创建，他的长度就是固定的了。数组的长度可以作为final实例变量的长度。因此，长度可以被视为一个数组的属性。

String背后的数据结构是一个char数组,所以没有必要来定义一个不必要的属性（因为该属性在char数值中已经提供了）。

深入分析Java中的length和length()

特点

数组与其他种类的容器

数组与其他种类的容器之间的区别有三方面：效率、类型和保存基本类型的能力。

在Java中，数组是一种效率最高的存储和随机访问对象引用序列的方式。

  • 数组是一个简单的线性序列，这使得元素访问非常快速。
  • 付出的代价是数组对象的大小被固定，并且在其生命周期中不可改变。

数组之所以优于泛型之前的同期，就是因为可以创建一个数组去持有某种具体类型。

  • 在泛型之前，其他的容器在处理对象时，都将他们视为没有任何具体类型，即将这些对象当做Javav中根类的根类Object处理。
  • 有了泛型后，容器可以指定并检查它们所持有对象的类型，并且有了自动包装机制，容器看起来还能够持有基本类型。

随着自动包装机制的出现，容器已经可以与数组几乎一样方便的用于基本类型中了。

数组硕果仅存的优点就是效率。然而，如果要解决更一般化的问题，数组可能会受到过多的限制，因此在这些情形下还是会使用容器。

基础

无论什么类型的数组，数组标识符只是一个引用，指向在堆中创建的一个真实对象，这个（数组）对象用以保存指向其他对象的引用。

可以作为数组初始化语法的一部分隐式地创建此对象，或者用new表达式显式地创建。

只读成员length是数组对象的一部分(事实上，这是唯一一个可以访问的字段)，表示此数组可以存储多少元素。

“[]”语法是访问数组对象的唯一的方式。

对象数组和基本类型数组

对象数组和基本类型数组在使用上几乎是相同的，唯一的区别就是对象数组保存的是引用，基本类型数组直接保存基本类型的值。

多维数组中构成矩阵的每个向量都可以具有任意的长度（这被称为粗糙数组）。

数组与泛型

通常，数组与泛型不能很好的结合。不能实例化具有参数化类型的数组。

  • 擦除会移除参数类型信息，而数组必须知道它们所持有的确切类型，以强制保证类型安全。
  • 但可以参数化数组本身。
/**
 * 擦除会移除参数类型信息，而数组必须知道它们所持有的确切类型，以强制保证类型安全。
 * 但可以参数化数组本身。
 */
public class ParameterizedArrayType {
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] ints = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        Double[] doubles = { 1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5 };
        Integer[] ints2 = new ClassParameter&lt;Integer&gt;().f(ints);
        Double[] doubles2 =  new ClassParameter&lt;Double&gt;().f(doubles);

        ints2 = MethodParameter.f(ints);
        doubles2 = MethodParameter.f(doubles);

    }
}

class ClassParameter&lt;T&gt; {
    public T[] f(T[] arg){
        return arg;
    }
}

class MethodParameter {
    public static &lt;T&gt; T[] f(T[] arg){
        return arg;
    }
}
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使用参数化方法而不使用参数化类的方便之处在于：

  • 不必为需要应用的每种不同的类型都使用一个参数去实例化这个类，并且可以将其自定义为静态的。

  • 当然，不能总是选择使用参数化方法而不是参数化类，但应该成为首选。

  • 泛型容器总是比泛型类数据更好的选择。

  • 一般而言，会发现泛型在类或方法的边界处很有效，而在类或方法的内部，擦除通常会使泛型变得不适用。如，不能创建泛型数组。

Arrays实用功能

java.util类库中的Arrays类，有一套用于数组的static实用方法。其中有六个基本方法：

  • Arrays.fill()可以填充整个数组。或者只填充数组的某个区域。但只能用单一的数值来调用。
  • equals()比较两个数组是否相等（deepEquals()用于多维数组）。
  • sort()用于对数组排序。
  • binarySearch()用于在已经排序的数组中查找元素。
  • toString()产生数组的String表示。
  • hashCode()产生数组的散列码

这些方法对各种基本类型和Object类做了重载。此外，Arrays.asList()接收任意的序列或数组作为其参数，并将其转变为List容器。

复制数组-System.arraycopy

标准类库提供的System.arraycopy()，用它复制数组比用for循环快很多。其针对所有类做了重载。

需要的参数有：源数组，表示从源数组中的什么位置开始复制的偏移量，表示从目标数组的什么位置开始复制的偏移量，需要复制的元素个数。
对数组的任意越界操作都会导致异常。

基本类型和对象数组都可以复制。

如果复制对象数组，只是复制了对象的引用，而不是对象本身的拷贝，即浅复制（shallow copy,亦称为浅拷贝）。

不会自动包装盒自动拆包，两个数组必须具有相同的确切类型。

数组的比较

equals(),数组相等的条件：

  • 元素的个数必须相等。
  • 对应位置的元素也相等

可以通过对每个元素使用equals()作比较来判断，对于基本类型，需要使用基本类型的包装器类的equals()。如，对于int类型需要使用Integer,equals()作比较;

数组元素的比较

java有两种方式提供比较功能。

  • 方案一：

一种是实现java.lang.Comparable接口，使类具有“天生”的比较能力。

  • 方案二：

若没有实现Comparable接口或者不喜欢原有的，可以创建一个实现了Comparator接口的单独的类。这是策略模式的一个应用实例。
一般不需要实现里面的equals()方法，除非有特殊功能需求。

Collections类包含一个reverseOrder()方法，可以产生一个Comparator,可以反转自然的排序顺序，这很容易应用于CompType.

参考资料

1.《Java编程思想》（第4版）
2. The Java Language Specification SE

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1 条评论
  • W
    数据结构01-数组 - 程式筆記2020-01-22 08:00:00

    [&#8230;] Java漫谈-数组 [转]Java中的数组是对象吗？ [&#8230;]

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