【java.1】你真的瞭解Java中的陣列嗎？java陣列特性（2020.12.17）
你真的瞭解java陣列嗎？（陣列特性）
陣列是所有語言基本都存在的屬性，一般來說，它表示一組相同型別的資料的集合，具有固定的長度，並且在記憶體中佔據連續的空間。但在C/C++語言中，它的解釋簡單清晰，程式碼某一連續塊的首地址，但在java中，它似乎就很迷惑。本文從以下四方面分析陣列。
1.Java中的陣列是物件嗎？
關於陣列是不是物件，首先我們要知道什麼是物件？
在較高的層面上，物件是根據某個類創建出來的一個例項，表示某類事物中一個具體的個體。物件具有各種屬性，並且具有一些特定的行為。而在較低的層面上，站在計算機的角度，物件就是堆記憶體中的一個區域，在這個記憶體塊中封裝了一些資料（即類中定義的各個屬性值），所以，物件是用來封裝資料的。
以下為一個Teacher物件在記憶體中的表示：Teacher tea = new Teacher(“圖靈”,28);
注意：
（1）矩形表示一個引用（地址）或一個基本型別的資料，
橢圓表示一個物件，多個矩形組合在一塊，可組成一個物件。
（2）name在物件中只表示一個引用， 也就是一個地址值，它指向一個真實存在的字串物件。我在這裡嚴格區分了引用和物件。
那麼在Java中，陣列滿足以上的條件嗎？
在較高的層面上，陣列不是某類事物中的一個具體的個體，而是多個個體的集合。那麼它應該不是物件。但站在計算機的角度，陣列也是一個記憶體塊，也封裝了一些資料，這樣的話也可以稱之為物件。
以下是一個數組在記憶體中的表示：int[] arr = {1,2,3,4,5};
這樣的話， 陣列既可以是物件， 也可以不是物件。
我們看下面程式碼塊：
public void test1() {
int[] arr = {1,2,3,4,5};
int len = arr.length; //陣列中儲存一個欄位, 表示陣列的長度
//以下方法說明陣列可以呼叫方法,java中的陣列是物件.
//這些方法是Object中的方法,所以可以肯定,陣列的最頂層父類也是Object
String str = arr.toString();
int[] clone = arr.clone();
System.out.println(str); 我們可知，在陣列arr上， 可以訪問它的屬性，也可以呼叫一些方法。這基本上可以認定，java中的陣列也是物件，它具有java中其他物件的一些基本特點：封裝了一些資料，可以訪問屬性，也可以呼叫方法。所以，在Java中陣列是物件。
而在C++中，陣列雖然封裝了資料，但陣列名只是一個指標，指向陣列中的首個元素，既沒有屬性，也沒有方法可以呼叫。如下程式碼所示：
int main(){
int arr[] = {1, 2, 3, 4};
int* pa = arr;
//無法訪問屬性，也不能呼叫方法。
return 0;
}
所以C++中的陣列不是物件，只是一個數據的集合。
2. Java中陣列的型別
Java是一種強型別的語言。既然是物件， 那麼就必須屬於一個型別，比如根據Person類建立一個物件，這個物件的型別就是Person。
那麼陣列的型別是什麼呢？看下面的程式碼：
public void test2() {
int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
System.out.println(arr.getClass().getName());
//打印出的結果為 [I
String[] str = new String[4];
System.out.println(str.getClass().getName());
//打印出的結果為 [Ljava.lang.String;
String[][] sstr = new String[2][3];
System.out.println(sstr.getClass().getName());
//打印出的結果為 [[Ljava.lang.String;
}
所以，陣列也是有型別的，只是這個型別奇怪，我們沒見過，也從標準庫中找不到。
但它確實有型別，出現這種情況，只有一種解釋：
那就是虛擬機器自動建立了陣列型別，可以把陣列型別和8種基本資料型別一樣， 當做java的內建型別。這種型別的命名規則是這樣的：
- 每一維度用一個 [ 表示；開頭兩個 [ ，就代表是二維陣列。
- [ 後面是陣列中元素的型別(包括基本資料型別和引用資料型別) 在java語言層面上,s是陣列,也是一個物件,那麼他的型別應該是String[]，這樣說是合理的。但是在JVM中，他的型別為[java.lang.String。順便說一句普通的類在JVM裡的型別為“包名.類名”，也就是全限定名。同一個型別在java語言中和在虛擬機器中的表示可能是不一樣的。
3. Java中陣列的繼承關係
上面已經驗證了，陣列是物件，也就是說可以以操作物件的方式來運算元組。並且陣列在虛擬機器中有它特別的型別。既然是物件，遵循Java語言中的規則：Object是上帝， 也就是說所有類的頂層父類都是Object。陣列的頂層父類也必須是Object，這就說明陣列物件可以向上直接轉型到Object，也可以向下強制型別轉換，也可以使用instanceof關鍵字做型別判定。 這一切都和普通物件一樣。如下程式碼所示：
//繼承關係1
@Test
public void test3() {
//1 陣列的頂層父類是Object, 所以可以向上轉型
int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
Object obj = arr ;
//2 那麼能向下轉型嗎? 可以
int[] inum = (int[])obj;
//3 能使用instanceof關鍵字判定嗎? 可以
if(obj instanceof int[]){
System.out.println("obj的真實型別是int[]");
}
}
4. Java中陣列的另一種“繼承”關係
下面程式碼，我們可能會產生疑惑，甚至以為它有問題：
String[] str = new String[5];
Object[] os = str; //成立,說明可以用Object[]的引用來接收String[]的物件
String[] other = (String[]) os;//也可以向下轉型
Object[]型別的引用可以指向String[]型別的陣列物件？難道說String[]繼承自Object[]，而Object[]又繼承自Object? 讓我們通過反射的方式來驗證這個問題：
String[] str = new String[5];
System.out.println(str.getClass().getSuperclass().getName());
//結果：java.lang.Object
列印結果為java.lang.Object,說明String[] 的直接父類是 Object而不是Object[]。
由程式碼可知，String[]的直接父類就是Object而不是Object[]。可是Object[]的引用明明可以指向String[]型別的物件。那麼他們的繼承關係可能這樣表示：
這樣的話就違背了Java單繼承的原則。String[]不可能即繼承Object，又繼承Object[]。上面的類圖肯定是錯誤的。
那麼只能這樣解釋：
陣列類直接繼承了Object，關於Object[]型別的引用能夠指向String[]型別的物件，這種情況只能是Java語法之中的一個特例，並不是嚴格意義上的繼承。也就是說，String[]不繼承自Object[]，但是我可以允許你向上轉型到Object[]，這種特性是賦予你的一項特權。
我們可以這樣來表示：如果有兩個類A和B，如果B繼承（extends）了A，那麼A[]型別的引用就可以指向B[]型別的物件
public static class A {
}
public static class B extends A{
}
//下面成立嗎? Father是Son的直接父類
B[] sons = new B[3];
A[] fa = sons; //成立
//那麼B[] 的直接父類是A[] 還是Object[] 或者是Object?
System.out.println(sons.getClass().getSuperclass().getName());
//列印結果為java.lang.Object,說明B[]的直接父類是Object
但是，陣列的這種用法不能作用於基本型別資料：
int[] arr = {1,2,3,4,5};
Object[] objaa = arr; //錯誤的，不能通過編譯
這是錯誤的, 因為int不是引用型別，Object不是int的父類。
Java為什麼會為陣列提供這樣一種語法特性呢？也就是說這種語法有什麼作用？
編寫過Android中Sqlite資料庫操作程式的同學可能發現過這種現象，用一個Object[]引用接收所有的陣列物件，在編譯SQL語句時，為SQL語句中的佔位符提供對應的值。
db.execSQL("INSERT INTO person VALUES (NULL, ?, ?)", new Object[]{person.name, person.age});
所以這種特性主要是用於方法中引數的傳遞。如果不傳遞陣列，而是依次傳遞各個值，會使方法引數列表變得冗長。如果使用具體的陣列型別，如String[]，那麼就限定了型別，失去了靈活性。所以傳遞陣列型別是一種比較好的方式。但是如果沒有上面的陣列特性（即如果有兩個類A和B，如果B繼承（extends）了A，那麼A[]型別的引用就可以指向B[]型別的物件），那麼陣列型別就只能通過Object型別接收，這樣就無法在方法內部訪問或遍歷陣列中的各個元素。
看下面程式碼：
public void test5() {
String[] a = new String[3];
doArray(a);
}
private static void doArray(Object[] objs){
}
private static void doArray1(Object obj){
//不能用Object接收陣列，因為這樣無法對陣列的元素進行訪問
// obj[1] //錯誤
//如果在方法內部對obj轉型到陣列，存在型別轉換異常的風險
// Object[] objs = (Object[]) obj;
}
private static void doArray2(String[] strs){
//如果適用特定型別的陣列，就限制了型別，失去靈活性和通用性
}
private static void doArray3(String name, int age, String id, float account){
//如果不是用陣列而是依次傳遞引數，會使引數列表變得冗長，難以閱讀
}
}
看完這些是不是對陣列有了更清晰、更新的認識，如果不太清楚，請多讀幾遍，認真思考。