【Java基础|Day04】Java数组详解：从定义到内存原理（2026最新实用版）
Java数组是最基础、最常用的引用数据类型，几乎所有集合框架（如ArrayList底层）都依赖它。掌握数组 = 掌握了Java中连续内存 + 引用机制 + 堆栈区别的核心。
本篇按定义 → 初始化 → 访问/遍历 → 常见操作 → 内存原理顺序拆解，带图文 + 代码 + 内存图 + 面试高频坑。
1. 数组是什么？核心特性速记（5句话记住）
- 同类型元素的有序集合（固定长度，不可变）
- 引用类型：数组变量本身是引用，真实数据在堆里
- 长度固定：创建后不可改变（不像List）
- 下标从0开始，范围
[0, length-1] - 默认初始化：创建后元素有默认值（int→0, 对象→null）
2. 数组的定义与声明（三种写法都懂）
// 推荐写法（类型在前，[]可放变量名后）
int[] scores; // 声明（推荐，阅读性好）
double[] prices;
String[] names;
// 也合法（C/C++风格，但不推荐）
int scores[];注意：声明时不指定长度，长度在初始化时确定。
3. 数组初始化（两种方式 + 简化写法）
| 初始化方式 | 语法示例 | 特点 | 适用场景 | 默认值情况 |
|---|---|---|---|---|
| 动态初始化 | int[] arr = new int[5]; | 先new分配空间，系统赋默认值 | 后期赋值，长度已知 | 有（0 / false / null / 0.0） |
| 静态初始化 | int[] arr = new int[]{1,2,3}; | 直接写元素，长度由元素个数决定 | 元素已知，少量数据 | 无需默认值 |
| 简化静态 | int[] arr = {1,2,3}; | 最常用，只能声明+初始化一起写 | 常量数组、测试数据 | 无需默认值 |
代码示例（三种方式对比）：
public class ArrayInit {
public static void main(String[] args) {
// 动态初始化
int[] arr1 = new int[4]; // 长度4，元素默认0
System.out.println(arr1[0]); // 0
// 静态初始化（完整写法）
double[] arr2 = new double[]{3.14, 2.718, 1.414};
// 简化静态初始化（最常用）
String[] arr3 = {"苹果", "香蕉", "橙子"};
// 二维数组（不规则也行）
int[][] matrix = {
{1, 2, 3},
{4, 5},
{6, 7, 8, 9}
};
}
}二维数组本质：一维数组的数组（每个元素又是一个一维数组引用）。
4. 数组访问、遍历、长度（length属性）
- 访问：
arr[下标]，下标越界 →ArrayIndexOutOfBoundsException - 长度：
arr.length（属性，不是方法！）
四种遍历方式对比（面试常问）：
int[] arr = {10, 20, 30, 40};
// 1. 普通for（最灵活，可改值）
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.println(arr[i]);
arr[i] *= 2; // 可以修改
}
// 2. 增强for（foreach，只读，简洁）
for (int num : arr) {
System.out.println(num);
// num = 100; // 无效！只是副本
}
// 3. Arrays工具类（快捷）
import java.util.Arrays;
System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [20, 40, 60, 80]
// 4. Java 8+ Stream（函数式，进阶）
Arrays.stream(arr).forEach(System.out::println);5. 数组常见操作（面试/实战高频）
- 求最大/最小/和/平均
- 查找（线性、二分）
- 排序（Arrays.sort()）
- 拷贝（System.arraycopy() / Arrays.copyOf()）
- 反转（双指针 / Collections.reverse() 转List后）
- 扩容（本质new新数组 + copy）
经典面试题代码模板：
// 数组反转（双指针）
public static void reverse(int[] arr) {
int left = 0, right = arr.length - 1;
while (left < right) {
int temp = arr[left];
arr[left] = arr[right];
arr[right] = temp;
left++;
right--;
}
}
// 查找元素第一次出现位置（线性）
public static int indexOf(int[] arr, int target) {
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] == target) return i;
}
return -1;
}6. 数组的内存原理（最重要！画图理解）
Java内存分为栈（Stack） 和 堆（Heap）：
- 栈：存放局部变量、方法调用帧、数组的引用（地址）
- 堆：存放new出来的对象、数组的真实元素（所有数组元素都在堆）
内存图示意（一维数组）：
栈内存（main方法帧） 堆内存
int[] scores → 0x1234 ------------→ [数组对象头]
长度: 5
元素0: 0 ← scores[0]
元素1: 85 ← scores[1]
元素2: 92
元素3: 0
元素4: 0二维数组内存图（本质是“数组的数组”）：
栈
int[][] matrix → 0xABCD → [外层数组对象]
长度: 3
元素0 → 0x1111 → [内层数组1: {1,2,3}]
元素1 → 0x2222 → [内层数组2: {4,5}]
元素2 → 0x3333 → [内层数组3: {6,7,8,9}]关键结论：
- 数组变量（引用）在栈，指向堆中的数组对象
- 数组对象包含：对象头 + 长度（4字节） + 连续的元素数据
- 元素是基本类型 → 直接存值；元素是引用类型 → 存地址（又指向别的堆对象）
- 数组长度不可变 → 扩容必须new新数组 + 复制
- 多维数组不一定是矩形（jagged array），每行长度可不同
经典面试追问：
int[] a = new int[0];合法吗？ → 合法，长度0，不报错arr = null;后arr.length？ → NullPointerException- 数组拷贝是浅拷贝（引用类型只拷地址）
7. Day04 速成自测题（答案在文末）
- 下面哪种初始化方式是错误的？
A.int[] a = new int[3];
B.int[] b = {1,2,3};
C.int[] c = new int[]{ };← 空数组合法 - 增强for循环中修改变量，能改变原数组吗？为什么？
- 二维数组
int[][] arr = new int[3][];后，arr[0]是什么？能直接arr[0][0]吗？
答案：
- C合法（空数组）
- 不能，foreach是值拷贝（基本类型）或引用拷贝（但赋值是局部变量）
- arr[0]是null，arr[0][0] → NullPointerException（需先arr[0] = new int[长度];）
数组看似简单，但内存模型是Java面向对象、JVM运行时的基石。下一讲（Day05）我们直接进入方法、参数传递（值传递 vs 引用传递的本质），数组就是最好的切入点！
有具体代码想调试、内存图想细化、或面试题想刷的，直接贴上来，我继续陪练！
