11.数组进阶

一、数组原理内存图

1、内存概述

内存是计算机中的重要原件，临时存储区域，作用是运行程序，我们编写的程序是存放在硬盘中的，在硬盘中的程序是不会运行的，必须放在内存中才能运行，运行完毕后会清空内存。

Java虚拟机要运行程序，必须要对内存进行空间的分配和管理。

2、Java虚拟机的内存划分

为了提高运算效率，就对空间进行了不同区域的划分，因为每一片区域都有特定的处理数据方式和内存管理方式。

• JVM的内存划分

区域名称	作用
寄存器	给CPU使用，和开发无关
本体方法栈	JVM在使用操作系统功能的时候使用，和我们开发无关
方法区	存储可以运行的.class 文件
堆内存	存储对象或数组，new来创建的，都存储在堆内存
方法栈	方法运行时使用的内存，比如main方法运行，进入方法栈中执行

3、数组在内存中的存储

(1)、一个数组内存图

public static void main(String[] args){
    int[] arr = new int[3];
    System.out.println(arr); //[I@7c30a502
}

以上方法执行，输出的结果是[I@7c30a502，这个是什么？是数组在内存中的地址，new出来的内容，都在堆内存中存储，二方法中的arr保存的是数组的地址。

输出arr[0]，就会输出arr保存的内存地址中数组索引为0的元素。

程序执行流程：

• 1、main方法进入方法栈执行
• 2、创建数组，JVM会在堆内存中开辟空间，存储数组
• 3、数组在内存中会有自己的内存地址，以十六进制数表示
• 4、数组中有3个元素，默认值为0
• 5、JVM将数组的内存地址赋值给引用类型变量arr
• 6、变量arr保存的是数组内存中的地址，而不是一个具体数值，因此称为引用数据类型

(2)、两个数组内存图

public static void main(String[] args){
    int[] arr1 = new int[3];
    int[] arr2 = new int[2];
    System.out.println(arr1);
    System.out.println(arr2);
}

(3)、两个变量指向一个数组

public static void main(String[] args){
    // 定义数组。存储3个元素
    int[] arr = new int[3];
    // 数组索引进行赋值
    arr[0] = 5;
    arr[1] = 6;
    arr[2] = 7;
    // 输出元素值
    System.out.println(arr[0]);
    System.out.println(arr[1]);
    System.out.println(arr[2]);
    // 定义数组变量arr2，将arr的地址赋值arr2
    int[] arr2 = arr;
    arr2[1] = 9;
    System.out.println(arr[1]);
}

(4)、举例

二、数组的常见操作

1、数组越界异常

看下面代码：

public static void main(String[] args){
    int[] arr = {1, 2, 3};
    System.out.println(arr[3]);
}

创建数组，赋值3个元素，数组的索引就是0， 1， 2，没有索引3，因此我们不能访问数组中不存在的索引，程序运行后，将会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException数组越界异常。在开发中，数组的越界异常是不能出现的，一旦出现，就需要修改代码。

2、数组空指针异常

观察以下代码，运行后会出现什么结果。

public static void main(String[] args){
    int[] arr = {1, 2, 3};
    arr = null;
    System.out.println(arr[0]);
}

arr = null这行代码，意味着变量arr将不会保存数组的内存地址，也就不允许再操作数组了，因此运行的时候会抛出NullPointerException空指针异常。在开发中，数组的越界异常是不能出现的，一旦出现，就必须修改代码。

空指针在内存图中的表现

3、数组遍历【重点】

• 数组遍历：就是将数组中的每个元素都分别获取出来，就是遍历。遍历也是数组操作中的基石。

public static void main(String[] args){
    int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
    arr.length.
}

4、数组获取最大值元素

• 最大值获取：从数组的所有元素中找出最大值
• 实现思路：
  • 定义变量，保存数组索引0的元素A
  • 遍历数组，获取出数组中的每个元素
  • 将遍历到的元素和保存数组A进行比较
  • 如果数组元素A的值大于遍历的元素值，就将A记为最大值，否则将遍历的值记为最大值
  • 数组循环遍历结束，得到最大值

public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {5, 15, 30, 20, 1000};

        int max = arr[0];
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            if(arr[i] > max){
                max = arr[i];
            }
        }
        System.out.println(max);
    }

5、数组反转

• 数组反转：数组中的元素颠倒顺序
• 实现思路：数组最远端的元素互换位置（要求原地反转）

public static void arrayReverseReplace(int[] arr){
    int i = 0;
    int j = arr.length - 1;
    int temp;

    while(i < j){
        temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
        i++;
        j--;
    }
}

三、数组作为方法参数和返回值

1、数组作为方法参数

以前的方法中学习了方法的参数和返回值，但是使用的都是基本数据类型，那么作为引用类型的数组能够作为方法的参数进行传递呢？当然可以！

• 数组作为方法参数传递，传递的参数都是数组内存的地址

public static void main(String[] args){
    int[] arr = {1, 3, 5, 7, 9};
    //调用方法，传递数组
    printArray(arr);
}

public static void printArray(int[] arr){
    for(int i = 0; i < arr.length; i++){
        System.out.println(arr[i]);
    }
}

2、数组作为方法返回值

• 数组作为方法的返回值，返回的是数组的内存地址
• 一个方法可以有0、1、或多个参数，但是只能有0或1个返回值，不能有多个返回值, 如果希望一个方法当中产生多个结果的返回值，可以使用一个数组作为返回值类型即可

public static void main(String[] args){
    //调用方法，接收数组的返回值
    //接受到的是数组的内存地址
    int[] arr = getArray();
    for (int i = 0; i < arr.length, i++){
        System.out.println(arr[i]);
    }
}

public static int[] getArray(){
    int[] arr = {1, 3, 4, 5, 6};
    return arr;
}

public static void main(String[] args) {
    int[] result = calculate(10, 20);
    System.out.println("总和为：" + result[0]);
    System.out.println("平均数：" + result[1]);
}

public static int[] calculate(int a, int b){
    int sum = a + b;
    int avg = sum / 3;
    int[] res = {sum, avg};
    return res;
}

总结：方法的参数为基本类型时，传递的是数据值，方法的参数为引用类型时，传递的是地址值.