上一章节回顾

在上一章节中已经对数据结构的基本概念有了了解，主要就是数据结构研究的三个方面（逻辑结构、存储结构、算法）。还有两个重要的词汇：时间效率和空间效率。这一节开始了解最基本的数据结构-数组。

说在前面的话

还需要说明一点，学习一个新的知识点的基本顺序我觉得大体是这样的。首先要知道其基本概念（还有分类），然后了解它的特性（特殊点），因为特性决定用途，接下来就是它的用途，最后就是他的底层实现原理。因此我以后基本上也会按照这种方式去讲解一个新的知识点。
 

一、数组的基本概念

1、什么是数组？

​在平时使用最多的恐怕就是数组了吧，它是使用最广泛的一种数据结构，它是相同数据类型（可以是基本类型也可以是自定义类型）的元素按一定顺序排列的集合，它们在内存中按照这个先后顺序连续存放在一起。有一维数组，二维数组，多维数组。 通俗的理解就是我们一般把一群羊或者一群牛放在一个圈里面，这个圈就相当于数组容器，每一个羊相当于一个元素。

​以上这个概念需要知道这几个词汇：相同数据类型、一定顺序排列、集合、内存先后存放。

2、如何声明一个数组

​从标题就可以看到，声明和创建一个数组是两个不同的过程。声明的作用就好像是告诉别人我要去洗澡，创建的作用就好像是我真正的去洗澡了（比喻不当哈哈）。那如何声明数组呢？

 int[] students ;
 int students [];
 

​从上面我们看到这里有两种方式，但一般推荐第一种。毕竟第一种看起来可读性更好一点。

3、如何创建一个数组

​在我们知道了如何声明数组之后，接下来就是我们如何创建一个数组。不同的语言创建一个数组的方式还是不一样的，但是大体上一样，这里给出 Java 的几种方式。

//第一种：
int [] students = new int[50]；
//第二种：
String [] colors = {"red"," blue ","black"};
//第三种：
int [] height = new int [3] {170,175,169};
 

​从上面可以发现创建一个数组如此简单，别急，这三种方式里面其实还是有很多知识点需要掌握的。其实数组的创建其中有一个环节叫做数组的初始化。举个例子，我创建了一个数组，但是一开始数组容器里面可能还没有这些值。那什么时候才有了这些值呢？也就是系统什么时候把我声明的那些red、blue等等装到数组容器里面的呢？这个过程就是数组的初始化。数组是如何初始化的呢？

​ 数组的初始化分为静态初始化、动态初始化：

静态初始化：数组在初始化时由程序员显式指定每个数组元素的初始值。而数组长度由系统决定。在上面创建数组的那三种方式中，第三种就是静态初始化。第二种也是，但是属于静态初始化的简化方式。

动态初始化：动态初始化时则必须指定元素个数。动态初始化时数组元素个数未知因此必须指定。上面第一种就是。

4、数组的分类

​可能看到这个标题有一个疑问，数组还有分类吗？不就是把相同类型的元素放在一起嘛。其实不然。下面给你好好的分一下类：

按照照是否有序分：有序数组和无序数组。

按照数组能否扩容分：静态数组和动态数组。

先来看静态数组：在编译期间在栈中分配好内存的数组，在运行期间不能改变存储空间，运行后由系统自动释放。

再来看动态数组：动态数组，是相对于静态数组而言。静态数组的长度是预先定义好的，在整个程序中，一旦给定大小后就无法改变。而动态数组则不然，它可以随程序需要而重新指定大小。动态数组的内存空间是从堆（heap）上分配（即动态分配）的。是通过执行代码而为其分配存储空间。当程序执行到这些语句时，才为其分配。程序员自己负责释放内存。

java中动态数组的原理

现有一个数组：int [] data = new int[5];

该数组已经无法继续添加元素了，所以我们再初始化一个新的数组，其容量为10，即数组arr容量的2倍:

int [] newData = new int [10];
 

然后将原数组的所有元素全部都赋值给新的数组。

再将原数组的引用 arr指向 新的数组。

静态数组和动态数组的比较：

​对于静态数组，其创建非常方便，使用完也无需释放，要引用也简单，但是创建后无法改变其大小是其致命弱点！ 对于动态数组，其创建麻烦，使用完必须由程序员自己释放，否则严重会引起内存泄露。但其使用非常灵活，能根据程序需要动态分配大小。

二、数组的特点

​在上面掌握了其基本概念之后，再来看一下数组有什么特点，数组的特点也是根据其分类来的，比如说有序数组其特点肯定就是有序，我们方便查找数据，无序的我们方面插入删除数据这些。所以这里讲的特点是所有数组共有的特点，也就是一般性特点：又回到了之前发过的文章，特点就是来看时间效率和空间效率的。

1.数组的长度固定的，超过长度时，只能创建一个新的数组，并把旧的数组的值传进去方可；

2.数组的存储类型是单一的，同一数组只能存储同一数据类型的数据。

3.数组只能通过下标来访问数据

三、数组的使用场景

​数组较容器，最大的优点就是效率。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，数组就是一个简单的线性序列，这使得元素访问非常快速， 数组的优点是效率高，但为此，所付出的代价就是数组对象的大小被固定。这也使得在工作中，数组并不实用。我们应该优选java中的容器，而不是数组。

四、数组的底层实现

这里的底层实现也是相比较于java语言来说的，比如在以后的文章里面，像链表这样的数据结构我也会配合Java中链表实现的容器来配合着说。

Java提供了很棒的集合API和集合类如：ArrayList、HashMap，他们内部都是基于数组。java如果程序尝试访问无效的数组索引的话jvm会抛出ArrayIndexOutOfBoundException。

Java语言中，数组的实现原理是什么？这个涉及到编译原理的问题，我只能说，这是一个编译规范。在规范中比如：int[]中的int告诉计算机这是一个整型数据，[]告诉计算机这是一个连续存储的内存地址空间，简单点说一个连续数据的存储空间就是数组，数组只是一个名称！！数组在Java里是一种特殊类型，有别于普通的“类的实例”的对象。 以HotSpot VM为例，答案是在数组对象的对象头里有一个_length字段，记录数组长度。arraylength字节码的实现只要去读那个_length字段即可。JVM 中数组对象是一种特殊的对象，它的Object Header 比普通对象多了一个word 来存储数组的长度，length 会编译成对应的字节码读取这个field 就可以了。

下面看看在内存中是如何实现的！

定义一个整型数组，并初始化 int p = new int[5]; 则：

好了数组就先介绍到这里，后续内容我会持续的发布出来。

关注我，有更多内容，希望你不是那个只收藏不看的人。