Java 数组详解 - 技术栈

数组是 Java 中最基础的数据结构之一，用于存储相同类型的多个元素，具有固定长度、连续内存分配的特点，是处理批量数据的核心工具。本文将从数组的定义、初始化、访问、遍历、常用操作到进阶应用，结合实战代码全面解析 Java 数组的使用，帮你夯实基础、灵活运用。

一、数组核心概念

1. 定义

数组是一种引用数据类型，它将多个相同类型的元素按顺序存储在连续的内存空间中，通过 "数组名 + 索引" 快速访问元素。

2. 核心特性

固定长度：数组一旦创建，长度不可修改（长度由初始化时指定）；
相同类型：所有元素必须是同一数据类型（如 int、String、自定义类）；
索引访问 ：索引从0开始，最大索引为数组长度-1（超出索引会抛ArrayIndexOutOfBoundsException）；
内存特性：数组对象存储在堆内存，数组名（引用）存储在栈内存。

3. 数组的分类

按维度：一维数组（常用）、二维数组（矩阵结构）、多维数组（极少用）；
按元素类型：基本类型数组（int []、double []）、引用类型数组（String []、Object []）。

二、一维数组的使用（重点）

1. 数组的声明

声明数组有两种语法格式（推荐第一种，更清晰）：

java 复制代码

// 格式1（推荐）：数据类型[] 数组名;
int[] scores; // 声明一个int类型的数组，变量名为scores
String[] names; // 声明一个String类型的数组

// 格式2：数据类型 数组名[];（兼容C/C++语法，不推荐）
int ages[];

注意：声明时仅定义数组引用，未分配内存，数组名此时为null。

2. 数组的初始化

数组必须初始化后才能使用，初始化的核心是分配内存空间 并赋值（默认值或自定义值）。分为三种方式：

（1）静态初始化（已知元素值）

直接指定每个元素的值，数组长度由元素个数自动推导：

java 复制代码

// 语法：数据类型[] 数组名 = {元素1, 元素2, ..., 元素n};
int[] scores = {90, 85, 95, 78, 88}; // 长度为5的int数组
String[] names = {"张三", "李四", "王五"}; // 长度为3的String数组

// 完整写法（显式指定new关键字，适合声明和赋值分离场景）
int[] ages = new int[]{20, 21, 22};

注意：静态初始化不能同时指定长度和元素值（如int[] arr = new int[3]{1,2,3}会编译报错）。

（2）动态初始化（已知长度，未知元素值）

指定数组长度，系统自动为元素分配默认值，后续可手动修改：

java 复制代码

// 语法：数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组长度];
int[] nums = new int[5]; // 长度为5的int数组，默认值为0
double[] prices = new double[3]; // 长度为3的double数组，默认值为0.0
boolean[] flags = new boolean[4]; // 长度为4的boolean数组，默认值为false
String[] address = new String[2]; // 长度为2的String数组，默认值为null

基本类型默认值表：

数据类型	默认值
byte/short/int/long	0
float/double	0.0
boolean	false
char	'\u0000'（空字符）
引用类型（String/Object 等）	null

（3）默认初始化（仅声明 + 分配内存）

仅声明数组并分配内存，元素使用系统默认值（同动态初始化）：

java 复制代码

int[] arr = new int[4];
System.out.println(arr[0]); // 输出：0（int默认值）

3. 数组的访问与修改

通过 "数组名 [索引]" 访问或修改元素，索引范围是0 ~ 数组长度-1：

java 复制代码

public class ArrayAccess {
    public static void main(String[] args) {
        int[] scores = {90, 85, 95, 78};
        
        // 访问元素（索引0对应第一个元素）
        System.out.println("第一个元素：" + scores[0]); // 输出：90
        System.out.println("最后一个元素：" + scores[scores.length - 1]); // 输出：78（length属性获取长度）
        
        // 修改元素
        scores[2] = 100; // 将索引2的元素（原95）改为100
        System.out.println("修改后第三个元素：" + scores[2]); // 输出：100
        
        // 错误示例：索引越界（编译通过，运行时抛异常）
        // System.out.println(scores[4]); // 报错：ArrayIndexOutOfBoundsException
    }
}

关键：数组名.length获取数组长度（只读属性，不能修改）。

4. 数组的遍历（核心操作）

遍历是指依次访问数组的每个元素，常用两种方式：for循环（适合需要索引的场景）和for-each循环（适合仅遍历元素的场景）。

（1）普通 for 循环（带索引）

java 复制代码

public class ArrayForLoop {
    public static void main(String[] args) {
        String[] fruits = {"苹果", "香蕉", "橙子", "葡萄"};
        
        // 普通for循环：通过索引遍历
        for (int i = 0; i < fruits.length; i++) {
            System.out.println("索引" + i + "：" + fruits[i]);
        }
    }
}

输出结果：

plaintext

索引0：苹果

索引1：香蕉

索引2：橙子

索引3：葡萄

（2）for-each 循环（增强 for 循环，无索引）

语法简洁，无需关注索引，仅遍历元素值（无法修改元素本身，适合读取）：

java 复制代码

public class ArrayForEach {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {10, 20, 30, 40};
        
        // for-each循环：for (元素类型 变量名 : 数组名)
        for (int num : nums) {
            System.out.println("元素值：" + num);
        }
    }
}

输出结果：

plaintext

元素值：10

元素值：20

元素值：30

元素值：40

（3）Java 8+ Stream 遍历（进阶）

结合 Stream API 实现更灵活的遍历（如过滤、排序）：

java 复制代码

import java.util.Arrays;

public class ArrayStream {
    public static void main(String[] args) {
        int[] scores = {85, 92, 78, 95, 88};
        
        // Stream遍历：过滤出大于90的分数并打印
        Arrays.stream(scores)
              .filter(score -> score > 90)
              .forEach(score -> System.out.println("高分：" + score));
    }
}

输出结果：

plaintext

高分：92

高分：95

三、二维数组（矩阵结构）

二维数组本质是 "数组的数组"，即每个元素都是一个一维数组，适用于存储表格、矩阵等结构化数据。

1. 声明与初始化

（1）静态初始化（已知所有元素）

java 复制代码

// 格式1：数据类型[][] 数组名 = {{元素1,元素2}, {元素3,元素4}, ...};
int[][] matrix = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}}; // 3行3列的矩阵

// 格式2：显式指定new关键字
String[][] students = new String[][]{{"张三", "男"}, {"李四", "女"}};

（2）动态初始化（已知行数和列数）

java 复制代码

// 格式1：指定行数和列数（每行列数相同，规则矩阵）
int[][] arr1 = new int[2][3]; // 2行3列，元素默认值为0

// 格式2：仅指定行数，列数动态分配（每行列数可不同，不规则矩阵）
int[][] arr2 = new int[3][]; // 3行，列数未指定
arr2[0] = new int[2]; // 第1行2列
arr2[1] = new int[4]; // 第2行4列
arr2[2] = new int[3]; // 第3行3列

2. 访问与遍历

通过 "数组名 [行索引][列索引]" 访问元素，遍历需嵌套循环：

java 复制代码

public class TwoDimensionalArray {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] matrix = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}};
        
        // 访问元素（第2行第3列，索引从0开始）
        System.out.println("matrix[1][2]：" + matrix[1][2]); // 输出：6
        
        // 遍历二维数组（嵌套for循环）
        System.out.println("二维数组遍历：");
        for (int i = 0; i < matrix.length; i++) { // 遍历行（matrix.length是行数）
            for (int j = 0; j < matrix[i].length; j++) { // 遍历列（matrix[i].length是第i行的列数）
                System.out.print(matrix[i][j] + " ");
            }
            System.out.println(); // 换行
        }
        
        // for-each遍历二维数组
        System.out.println("for-each遍历：");
        for (int[] row : matrix) { // 每行是一个int[]数组
            for (int num : row) { // 遍历每行的元素
                System.out.print(num + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

输出结果：

plaintext

css 复制代码

matrix[1][2]：6
二维数组遍历：
1 2 3 
4 5 6 
7 8 9 
for-each遍历：
1 2 3 
4 5 6 
7 8 9