本文從Java語(yǔ)言的角度，探討一維數(shù)組與二維數(shù)組的內(nèi)存解析。

一、內(nèi)存的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)

下圖即為內(nèi)存的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。在Java語(yǔ)言中，內(nèi)存的存儲(chǔ)分配是這樣的：

棧：局部變量

堆：new出來(lái)的東西，如對(duì)象、數(shù)組等

方法區(qū)：包括靜態(tài)域（static）和常量池（String的內(nèi)容就存儲(chǔ)在這里）

內(nèi)存的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)

這張內(nèi)存簡(jiǎn)化圖非常重要，需要大家留有印象。

接下來(lái)我們?cè)谠搱D和結(jié)論的基礎(chǔ)上，分步來(lái)看一維數(shù)組與二維數(shù)組的內(nèi)存解析。

二、一維數(shù)組的內(nèi)存解析

1. 分步解析

示例代碼

public class Test{
    public static void main(String args[]){
        int[] arr;   
        arr = new int[10];
        for ( int i=0; i<10; i++ ) {  
            arr[i] =2*i+1;
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
}

step1int[] arr;

此時(shí)在棧中創(chuàng)建出了變量arr：

step2 arr= new int[10];

接著使用new關(guān)鍵字，來(lái)創(chuàng)建一個(gè)一維數(shù)組。需要注意的是，基本數(shù)據(jù)類型數(shù)組在顯式賦值之前， Java會(huì)自動(dòng)給它們賦默認(rèn)值。由于一維數(shù)組的每個(gè)元素都是int類型，因而默認(rèn)值為0.

step3 arr[i] =2*i+1;

在for循環(huán)中遍歷數(shù)組arr并為其元素賦值：

綜合起來(lái)看，內(nèi)存狀態(tài)如下：

2. 綜合解析

如圖，創(chuàng)建數(shù)組并賦值的過(guò)程可以簡(jiǎn)化成如下示意圖。

左側(cè)為棧區(qū)，右側(cè)為堆區(qū)

當(dāng)聲明數(shù)組 int[ ] arr時(shí)，arr屬于局部變量，在棧中創(chuàng)建。如上圖中，int[ ] arr1和String[ ] arr2的操作執(zhí)行后，在左側(cè)的棧中創(chuàng)建了變量arr1與arr2.若沒(méi)有new的操作，實(shí)際上還未給數(shù)組開(kāi)辟存儲(chǔ)空間。

只有當(dāng)通過(guò)new關(guān)鍵字創(chuàng)建數(shù)組對(duì)象后，系統(tǒng)才在堆中劃分相應(yīng)的存儲(chǔ)空間，并依據(jù)數(shù)組元素的數(shù)據(jù)類型給新劃分的空間自動(dòng)賦初值。如上圖中，在new int[4]后，堆區(qū)開(kāi)辟了4個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)空間，并賦值為0，而new String[3]后，堆區(qū)又開(kāi)辟了3個(gè)存儲(chǔ)空間用來(lái)存儲(chǔ)String類型的數(shù)據(jù)，引用類型String默認(rèn)初值為null.

同時(shí)，數(shù)組的地址（即數(shù)組首元素的地址，假設(shè)為0x12ab）賦值給棧區(qū)中的變量arr1，即變量arr1中存著數(shù)組的地址，通過(guò)該地址，arr1可以輕松地在堆中找到它對(duì)應(yīng)的數(shù)組。

我們通過(guò)中括號(hào) [ ] 來(lái)訪問(wèn)數(shù)組中的各個(gè)元素。我們執(zhí)行arr1[0] = 10;這一代碼時(shí)，實(shí)際便是根據(jù)棧內(nèi)arr1中存著的地址，找到將堆區(qū)中的數(shù)組空間，并將第一個(gè)空間中的0改為了10.

而對(duì)于arr2[ ]數(shù)組，在new過(guò)之后又new了一次，第二次通過(guò)new String[5]開(kāi)辟了一片5個(gè)存儲(chǔ)空間的數(shù)組。這時(shí)變量arr2中原本存著的地址0x34ab被新地址0x78cd覆蓋，arr2變量存放了新數(shù)組的地址。原數(shù)組在后續(xù)的某個(gè)時(shí)間內(nèi)，將被自動(dòng)回收。

當(dāng)然，當(dāng)棧區(qū)存有數(shù)組地址的變量arr1與變量arr2最終出棧后，在堆區(qū)劃分的數(shù)組空間也將在之后被回收。

三、二（多）維數(shù)組的內(nèi)存解析

1. 綜合解析

二維數(shù)組是“數(shù)組的數(shù)組”，即一個(gè)一維數(shù)組中每個(gè)元素也是數(shù)組。由于數(shù)組既可以存儲(chǔ)基本數(shù)據(jù)類型，也可以存儲(chǔ)引用數(shù)據(jù)類型，因而“數(shù)組中存數(shù)組”的理解是可行的。

二維數(shù)組的創(chuàng)建過(guò)程與一維數(shù)組類似，這里便不再分步解析。我們直接來(lái)看內(nèi)存解析圖：

二維數(shù)組的內(nèi)存解析

與一維數(shù)組的不同之處在于，二維數(shù)組中外層元素也用于存儲(chǔ)地址。在創(chuàng)建二維數(shù)組時(shí)，除了在堆區(qū)中為外層元素（一維數(shù)組）開(kāi)辟了存儲(chǔ)空間外，還為內(nèi)層元素開(kāi)辟了存儲(chǔ)空間。同時(shí)，內(nèi)層元素的首元素地址返回給外層元素。

這樣，數(shù)組名arr1與一維數(shù)組名arr1[ ] 像橋梁一樣連接到內(nèi)層元素arr1[ ][ ]。通過(guò)地址和存有地址的棧區(qū)變量arr1、堆區(qū)中的一維數(shù)組arr1[ ]，我們可以輕松地訪問(wèn)到內(nèi)層元素。

其中，內(nèi)層元素的長(zhǎng)度可以不相等。int[ ][ ] arr = new int[ ][ ]{{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};這樣也是可行的，從圖中就能清晰的看出，內(nèi)層元素之間其實(shí)是相對(duì)獨(dú)立的。

2. 默認(rèn)初始化方式對(duì)初始值的影響

針對(duì)于 int[][] arr = new int[4][3]; 這樣將內(nèi)外層元素個(gè)數(shù)都指定了的初始化方式，外層元素的初始化值為地址值，內(nèi)層元素的初始化值則與一維數(shù)組初始化情況相同（由元素的數(shù)據(jù)類型而決定）。

而針對(duì) int[][] arr = new int[4][]; 這樣省略內(nèi)層元素長(zhǎng)度的初始化方式而言，外層元素的初始化值為null（相當(dāng)于未賦值的引用數(shù)據(jù)類型），內(nèi)層元素則根本沒(méi)有初始化值而言（空間還沒(méi)開(kāi)辟），不能調(diào)用，否則編譯器將報(bào)錯(cuò)。

測(cè)試

//測(cè)試代碼
public class ArrayTest {
	public static void main(String[] args) {
		int[][] arr = new int[4][3];
		System.out.println(arr[0]);	//[I@15db9742
		System.out.println(arr[0][0]);	//0
        //System.out.println(arr)；
		System.out.println("***********************");
		float[][] arr1 = new float[4][3];
		System.out.println(arr1[0]);	//地址值
		System.out.println(arr1[0][0]);	//0.0
		System.out.println("***********************");
		String[][] arr2 = new String[4][2];
		System.out.println(arr2[1]);	//地址值
		System.out.println(arr2[1][1]);	//null
		System.out.println("*********************");
		double[][] arr3 = new double[4][];
		System.out.println(arr3[1]);	//null
//		System.out.println(arr3[1][0]);	//報(bào)錯(cuò)
	}
}

總結(jié)

單看數(shù)組名，實(shí)際上是一個(gè)創(chuàng)建在棧區(qū)的局部變量。整個(gè)數(shù)組數(shù)據(jù)量可能較大，直接把數(shù)組內(nèi)所有的元素都存放在棧區(qū)是不太妥當(dāng)?shù)?。因而，?shù)組的主體部分實(shí)際上開(kāi)辟在堆區(qū)。

要想訪問(wèn)數(shù)組，若堆區(qū)的內(nèi)容與棧區(qū)的數(shù)組名arr之間沒(méi)有任何關(guān)系，是無(wú)法找到想要訪問(wèn)的數(shù)組內(nèi)容的。因而，堆區(qū)會(huì)返回開(kāi)辟的數(shù)組空間首元素的地址作為數(shù)組主體的地址，傳給棧區(qū)的局部變量arr（它是一個(gè)數(shù)組名）。若是二維數(shù)組，內(nèi)層元素的首元素地址會(huì)作為外層元素（也就是一維數(shù)組名）的內(nèi)容。

通過(guò)地址和存儲(chǔ)地址的“數(shù)組名”、“一維數(shù)組名”，我們可以一連串地找到我們想要訪問(wèn)的數(shù)組元素。

該部分內(nèi)容我用文字表述可能不夠簡(jiǎn)練，大家更多地可以看圖，圖為重點(diǎn)，通過(guò)圖示來(lái)理解內(nèi)存解析更好一些。

到此這篇關(guān)于Java從內(nèi)存角度帶你理解數(shù)組名實(shí)質(zhì)是個(gè)地址的論述的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java數(shù)組名內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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