學習筆記之從內存瞭解Java數組

前言

數組是日常中很常用的一種類型。
在java中，與c語言不同的是，數組被當做一個對象，一種類型，他的定義也和c語言不一樣，看代碼：

//定義一個數組
int array[10]; //c語言
int[] array = new int[10];//java

從中也可以很明顯地看出他們思想的不同，但實際上他們在內存中的實質是差不多的。不同的是java還可以使用引用類型的數組，例如：

Person[] persons = new Person[10];

而因爲c語言中沒有對象這種概念所以也沒有這種類型。但因爲C語言有結構體，所以也有類似的結構體數組，例如：

struct student stu[3];

上面講的日常的使用，無論是c還是java我們都瞭解，但是他們在內存中的存儲形式瞭解過嗎？瞭解數組在內存中的存儲形式，才能幫助我們更好的瞭解數組，以此來更好地使用他。下面我是從java的角度來講述數組在java中的內存形式，至於c語言讀者有興趣可自行學習。

簡單瞭解堆與棧

在java中內存被劃分爲堆和棧兩個區域，在堆中還有一個靜態區域，我把它簡稱爲靜態域。那麼他們分別來幹什麼的呢？

• 棧區：棧區主要用來存放方法以及引用變量。例如我們調用了eat（）這個方法，那麼這個方法就會入棧。另外當我們定義Preson person;（注意還沒new）的時候也會在棧區放一個person引用。
• 堆區：堆區主要用來存放對象。例如Person person = new Person（）；這樣new Person（）這個實例就放在堆區中。
• 靜態域：主要存放類以及靜態變量靜態方法等。

上面簡單講述一下三種內存，我沒具體講述，因爲這不是重點，簡單瞭解一下就好。重點在於Person person = new Person（）；這個person對象的存儲。“棧區放一個person引用。”“new Person（）這個實例就放在堆區中”這兩句話不知道讀者可否理解？簡單點說，我們新建了一個person對象，這個對象的實體就存在堆中。然後這個實例引用，也就是變量person，存在棧中。雖然java沒有指針這個東西，但是也可以類比c語言的指針。變量person可以看做一個指針，指向堆內存中存放person這個實例的內存。所以應該可以理解堆和棧的區別了吧。
同樣對於數組，例如int[] num = new int[10];首先會在棧中放一個num引用，再在堆中開闢一個空間存放數組，然後再讓引用num指向開闢的這個空間的首地址。這樣應該就可以理解java數組在內存中的模型了吧。

引用類型數組

基本類型的數組的內存模型相信讀者已經很清晰了，這裏就不講了。重點講一下引用類型數組。
剛纔講到在java中，有引用類型的數組，例如Person[]；c語言中也有結構體數組，但是，和結構體數組不同的是：引用類型數組存放的是引用，而結構體數組存放的是真正的結構體數據而不是引用。怎麼理解呢，先看看C語言的結構體數組，看一下代碼：

typedef struct{
		int a;
		int b;
	}s;
	s test[3];

首先他在內存中開闢了一個8*3字節的空間（一個int4個字節），每8個字節存放一個結構體s；然後再把指針test指向開闢的內存的首地址。這個相信應該很好理解。再來看看java：

Student[] persons = new Student[2];

Student student1 = new Student();
		student1.setAge(12);
		student1.setName("mike");
Student student2 = new Student();
		student2.setAge(13);
		student2.setName("sali");
		
		persons[0] = student1;
		persons[1] = student2;

這裏首先在棧中創建一個persons引用，然後在堆中開闢一個內存，再把persons指向這個內存的首地址。但是，重點，這裏開闢的內存並不是像c語言那樣一整個結構體的內存，這裏開闢的內存是用來存放引用的，也就是存放地址的，並不是真正的person類實例的地址，因爲現在還沒實例化Student對象，所以開闢的這個內存裏面都是null，空指針。
當執行Student student1 = new Student();和Student student2 = new Student();的時候，會在棧中放student1和student2兩個引用，然後再堆中開闢內存放Student實例。所以這裏student1和student2就是指向真正Student實例地址的引用。
persons[0] = student1;persons[1] = student2;最後這兩句，把student1和student2兩個引用所指向的地址給了數組persons，這樣數組persons的兩個引用元素指向的就是student1和student2所指向的實例。有點繞，但是希望讀者好好理解一下。
接下來有個問題幫助更好地理解，先看代碼：

		Student[] persons = new Student[2];
		
		Student student1 = new Student();
		student1.setAge(12);
		student1.setName("mike");
		Student student2 = new Student();
		student2.setAge(13);
		student2.setName("sali");
		
		persons[0] = student1;
		persons[1] = student2;
		
		student1.setName("huan");
		System.out.println(persons[0].getName());

這裏就多了最後兩句，輸出的是什麼？
答案是huan。其實很好理解，因爲student1和persons[0]都是一個引用，都是指向同個實例，那麼student1改動的內存，也就是改動了persons[0]所指向的內存，那麼值肯定是會改變的。這樣不知道你們可否理解了呢？

小結

瞭解底層內存機制，才能更好的瞭解數組，才能更好地使用數組。上面講的有一點繞，但是希望讀者可以好好了解。不只是數組，其他的數據結構也是要了解內存模型才能很好地理解並運用。不同的語言有不同的內存模型。看完有不懂得可以評論區留言。
·
·
·

參考資料

《瘋狂java講義》