在 Java 中,数组是一种基本数据结构,用于存储一系列相同类型的数据。在内存中,数组分配是一块连续的内存空间,用于存储数组中的所有元素。本篇文章将详细解释 Java 中数组的内存分配,包括数组的声明、创建、内存模型以及垃圾回收等方面。
数组的声明和创建
在 Java 中,数组可以是基本数据类型(如 int、double 等)的数组,也可以是对象类型(如 String、ArrayList 等)的数组。声明和创建数组的方式也有所不同。
- **基本数据类型的数组**
声明一个基本数据类型的数组,需要指定数组的长度,例如:
```java
int[] intArray = new int[5];
```
这行代码中,`new int[5]` 创建了一个长度为 5 的整型数组,并将其引用赋值给变量 `intArray`。在内存中,这个数组会占用一段连续的内存空间,用于存储 5 个整型元素。
- **对象类型的数组**
声明一个对象类型的数组,同样需要指定数组的长度,例如:
```java
String[] stringArray = new String[3];
```
这行代码中,`new String[3]` 创建了一个长度为 3 的字符串数组,并将其引用赋值给变量 `stringArray`。在内存中,这个数组会占用一段连续的内存空间,用于存储 3 个字符串对象。
数组的内存模型
在 Java 中,数组的内存模型可以分为两个部分:数组对象本身和数组元素。
- **数组对象**
数组对象是数组的一个实例,包含数组的长度和数组元素的总大小。例如,一个长度为 5 的整型数组,其对象大小为 16 字节(4 字节的长度信息和 12 字节的数组元素大小)。
- **数组元素**
数组元素是数组中的单个数据项,它们存储在连续的内存空间中。例如,一个长度为 5 的整型数组,其元素占用 20 字节的内存空间(5 个整型元素,每个元素 4 字节)。
数组的内存分配
当创建一个数组时,Java 虚拟机(JVM)会为数组对象分配内存,并在数组对象后面分配一段连续的内存空间用于存储数组元素。
- **基本数据类型的数组内存分配**
对于基本数据类型的数组,数组元素直接存储在数组对象的内存区域之后。例如,一个长度为 5 的整型数组,其内存布局如下:
```
+------+------+------+------+------+
| intArray | int | int | int | int |
+------+------+------+------+------+
```
其中,`intArray` 是数组对象的引用,后面跟着 5 个整型元素。
- **对象类型的数组内存分配**
对于对象类型的数组,数组元素也是存储在连续的内存空间中,但每个元素都是一个对象。例如,一个长度为 3 的字符串数组,其内存布局如下:
```
+------+----------------+----------------+----------------+
| stringArray | String | String | String |
+------+----------------+----------------+----------------+
```
其中,`stringArray` 是数组对象的引用,后面跟着 3 个字符串对象。
数组的垃圾回收
在 Java 中,垃圾回收器会负责回收不再使用的对象占用的内存。当一个数组不再被引用时,垃圾回收器会回收这个数组对象及其元素占用的内存。
但是,如果数组被强引用,即使数组元素没有引用,垃圾回收器也不会回收数组。因此,在某些情况下,需要将数组元素设置为 `null`,以便垃圾回收器可以回收它们占用的内存。
总结
在 Java 中,数组的内存分配是一块连续的内存空间,用于存储数组对象和数组元素。数组对象包含数组的长度和数组元素的总大小,而数组元素是数组中的单个数据项,它们存储在连续