探究数组

1:概念

数组是一个线性结构，它用一组连续的内存空间地址储存相同类型的数据。

>连续的内存地址:计算机在分配内存空间的时候都会对应分配一个内存地址，连续的内存的空间就是连续的内存地址，计算机通过访问内存地址访问内存地址中储存的值。

>相同类型:数据所占内存地址大小一样（字节大小）。

2:特性

>随机访问

数组如何随机访问数据原理:

以一个长度为10的int类型数组为列 int[] i = new int[10];

此时计算机分配的内存地址为1000~1039;长度为10，int类型的数据占4个字节，所以内存地址大小为40。内存块的首地址base_address = 1000;

如图(图片来源于网上):

首先我们来看看这样的一个公式:

a [i]_address = base_address + i * data_type_size ;

>base_address:内存块的首地址

>i:下标(元素的偏移量)

>data_type_size:数据的字节大小

每一个元素占用4个字节内存空间（本列中是int）

a[0]_address = 1000 = 1000 + 0 * 4 ;

a[1]_address = 1004 = 1000 + 1 * 4 ;

a[2]_address = 1008 = 1000 + 2 * 4 ;

.....................

a[i]_address = 1000 + i * data_type_size ;

这就是数组下标随机访问的原理，通过下标计算出对应的内存空间地址，找到对应的值，时间复杂度o(1)。

3:数组下标为什么从0开始

首先假设我们从1开始,则:

a [i]_address = base_address + （i - 1 ) * data_type_size ;

此时就会多一步运算的操作。因此就会提升运算的效率。

假设从0开始,则:

a [i]_address = base_address + i * data_type_size ;

此时就少了一个减法步骤，提供了计算效率。

·数组为什么必须使用相同类型

我们都知道每种数据类型，占用内存空间有所不同。比如：

Byte:1字节

Char：2字节

Int:4字节

Double:8字节

假设数组支持储存不同类型数据，就无法根据下标（偏移量）来实现随机访问

a [i]_address = base_address + i * data_type_size ;

4:数组为什么不能扩容

假设数组支持扩容:

new int[10], jvm会分配40个字节内存空间,此时jvm给另外的对象分配了内存空间1040 ~ xxxx; 现在数组进行扩容时，发现数组后面的内存空间被人使用了，无法扩容。无法扩容的原因是数组的内存空间分配必须是连续的内存。

如果一旦不连续的扩容，就会导致随机访问特性失效。有人说可以预留，但是你想想你根本不知道你数组扩容多大，这个时候你预留多少的连续内存空间了？？？？

因此这也是为什么要求数组的内存空间分配必须是连续的，在创建数组的时候就指定大小。

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