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在初始化和清理一章的最后,你已经学过如何定义和初始化一个数组。
简单来看,数组需要你去创建和初始化,你可以通过下标对数组元素进行访问,数组的大小不会改变。大多数时候你只需要知道这些,但有时候你必须在数组上进行更复杂的操作,你也可能需要在数组和更加灵活的 集合 (Collection)之间做出评估。因此本章我们将对数组进行更加深入的分析。
注意: 随着Java Collection 和 Stream 类中高级功能的不断增加,日常编程中使用数组的需求也在变少,所以你暂且可以放心的略读甚至跳过这一章。但是,即使你自己避免使用数组,也总会有需要阅读别人数组代码的那一天。那时候,本章依然在这里等着你来翻阅。
明明还有很多其他的办法来保存对象,那么是什么令数组如此特别?
将数组和其他类型的集合区分开来的原因有三:效率,类型,保存基本数据的能力。在Java中,使用数组存储和随机访问对象引用序列是非常高效的。数组是简单的线性序列,这使得对元素的访问变得非常快。然而这种高速也是有代价的,代价就是数组对象的大小是固定的,且在该数组的生存期内不能更改。
速度通常并不是问题,如果有问题,你保存和检索对象的方式也很少是罪魁祸首。你应该总是从 ArrayList (来自 集合)开始,它将数组封装起来。必要时,它会自动分配更多的数组空间,创建新数组,并将旧数组中的引用移动到新数组。这种灵活性需要开销,所以一个ArrayList的效率不如数组。在极少的情况下效率会成为问题,所以这种时候你可以直接使用数组。
数组和集合(Collections)都不能滥用。不管你使用数组还是集合,如果你越界,你都会得到一个 RuntimeException 的异常提醒,这表明你的程序中存在错误。
在泛型前,其他的集合类以一种宽泛的方式处理对象(就好像它们没有特定类型一样)。事实上,这些集合类把保存对象的类型默认为 Object ,也就Java中所有类的基类。而数组是优于 预泛型 (pre-generic)集合类的,因为你创建一个数组就可以保存特定类型的数据。这意味着你获得了一个编译时的类型检查,而这可以防止你插入错误的数据类型,或者搞错你正在提取的数据类型。
当然,不管在编译时还是运行时,Java都会阻止你犯向对象发送不正确消息的错误。然而不管怎样,使用数组都不会有更大的风险。比较好的地方在于,如果编译器报错,最终的用户更容易理解抛出异常的含义。
一个数组可以保存基本数据类型,而一个预泛型的集合不可以。然而对于泛型而言,集合可以指定和检查他们保存对象的类型,而通过 自动装箱 (autoboxing)机制,集合表现地就像它们可以保存基本数据类型一样,因为这种转换是自动的。
下面给出一例用于比较数组和泛型集合:
// arrays/CollectionComparison.java
// (c)2017 MindView LLC: see Copyright.txt
// We make no guarantees that this code is fit for any purpose.
// Visit http://OnJava8.com for more book information.
import java.util.*;
import onjava.*;
import static onjava.ArrayShow.*;
class BerylliumSphere {
private static long counter;
private final long id = counter++;
@Override
public String toString() {
return "Sphere " + id;
}
}
public class CollectionComparison {
public static void main(String[] args) {
BerylliumSphere[] spheres =
new BerylliumSphere[10];
for(int i = 0; i < 5; i++)
spheres[i] = new BerylliumSphere();
show(spheres);
System.out.println(spheres[4]);
List<BerylliumSphere> sphereList = Suppliers.create(
ArrayList::new, BerylliumSphere::new, 5);
System.out.println(sphereList);
System.out.println(sphereList.get(4));
int[] integers = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };
show(integers);
System.out.println(integers[4]);
List<Integer> intList = new ArrayList<>(
Arrays.asList(0, 1, 2, 3, 4, 5));
intList.add(97);
System.out.println(intList);
System.out.println(intList.get(4));
}
}
/* Output:
[Sphere 0, Sphere 1, Sphere 2, Sphere 3, Sphere 4,
null, null, null, null, null]
Sphere 4
[Sphere 5, Sphere 6, Sphere 7, Sphere 8, Sphere 9]
Sphere 9
[0, 1, 2, 3, 4, 5]
4
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 97]
4
*/Suppliers.create() 方法在泛型中被定义。上面两种保存对象的方式都是有类型检查的,唯一比较明显的区别就是数组使用[ ] 来随机存取元素,而一个List 使用诸如add()和get()等方法。数组和ArrayList之间的相似是设计者有意为之,所以在概念上,两者很容易切换。但是就像你在集合中看到的,集合的功能明显多于数组。随着Java自动装箱技术的出现,通过集合使用基本数据类型几乎和通过数组一样简单。数组唯一剩下的优势就是效率。然而,当你解决一个更加普遍的问题时,数组可能限制太多,这种情形下,您可以使用集合类。
在本章中,我们处处都要显示数组。Java提供了 array.toString() 来将数组转换为可读字符串,然后可以再控制台上显示。然而这种方式视觉上噪音太大,所以我们创建一个小的库来完成这项工作。
// onjava/ArrayShow.java
// (c)2017 MindView LLC: see Copyright.txt
// We make no guarantees that this code is fit for any purpose.
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package onjava;
import java.util.*;
public interface ArrayShow {
static void show(Object[] a) {
System.out.println(Arrays.toString(a));
}
static void show(boolean[] a) {
System.out.println(Arrays.toString(a));
}
static void show(byte[] a) {
System.out.println(Arrays.toString(a));
}
static void show(char[] a) {
System.out.println(Arrays.toString(a));
}
static void show(short[] a) {
System.out.println(Arrays.toString(a));
}
static void show(int[] a) {
System.out.println(Arrays.toString(a));
}
static void show(long[] a) {
System.out.println(Arrays.toString(a));
}
static void show(float[] a) {
System.out.println(Arrays.toString(a));
}
static void show(double[] a) {
System.out.println(Arrays.toString(a));
}
// Start with a description:
static void show(String info, Object[] a) {
System.out.print(info + ": ");
show(a);
}
static void show(String info, boolean[] a) {
System.out.print(info + ": ");
show(a);
}
static void show(String info, byte[] a) {
System.out.print(info + ": ");
show(a);
}
static void show(String info, char[] a) {
System.out.print(info + ": ");
show(a);
}
static void show(String info, short[] a) {
System.out.print(info + ": ");
show(a);
}
static void show(String info, int[] a) {
System.out.print(info + ": ");
show(a);
}
static void show(String info, long[] a) {
System.out.print(info + ": ");
show(a);
}
static void show(String info, float[] a) {
System.out.print(info + ": ");
show(a);
}
static void show(String info, double[] a) {
System.out.print(info + ": ");
show(a);
}
}第一个方法适用于对象数组,包括那些包装基本数据类型的数组。所有的方法重载对于不同的数据类型是必要的。
第二组重载方法可以让你显示带有信息 字符串 前缀的数组。
为了简单起见,你通常可以静态的导入它们。