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關(guān)于java數(shù)組的深度思考
 剛剛開始接觸java數(shù)組的人都會聽到一句類似的話:java是純面向?qū)ο蟮恼Z言,他的數(shù)組也是一個對象。于是乎,筆者就按照一個對象的方式來使用數(shù)組,心安理得。直到我接觸到C的數(shù)組后,才發(fā)現(xiàn)將數(shù)組作為一個類來使用在實現(xiàn)上是多么的“不自然”。

 

  
  首先我們看一下表面現(xiàn)象,數(shù)組創(chuàng)建的時候采用的是如下語句:

 

  MyClass[] arr = new MyClass[9];

  而普通類采用的是如下語句:

  MyClass obj = new MyClass();

  就是說,創(chuàng)建數(shù)組的時候不使用小括號傳參。使得數(shù)組和普通類看起來就有很多不同,因為小括號里的參數(shù)是傳遞給構(gòu)造方法的,進(jìn)而讓人感覺數(shù)組類是沒有構(gòu)造方法的。

  
再往深了想,還有很多讓人感覺不自然的東西??梢钥隙ǖ氖?,java確實將數(shù)組作為了一個類來處理。還是用上面的例子說明:

  可以通過以下方法得到MyClass[]的Class實例:arr.getClass()或MyClass[].class。這樣,我就可以向數(shù)組類里面“窺探”了。

  
  Class clazz = MyClass[].class;
  System.out.println(clazz.getConstructors().length);

  
  打印出來的結(jié)果是0;證明數(shù)組類確實沒有構(gòu)造方法。

  
  如果強(qiáng)行執(zhí)行clazz.newInstance();就會得到下面的錯誤。

  java.lang.InstantiationException: [Larraytest.MyClass;

  證明數(shù)組類不能夠通過普通的反射方式來創(chuàng)建一個實例。

  
  再看看數(shù)組類的“廬山真面目”:

  System.out.println(clazz);

  輸出是:

  [Larraytest.MyClass

  對Java Class文件結(jié)構(gòu)稍有了結(jié)就知道,這個字符串的意思就是一個元素類型為arraytest.MyClass的一維數(shù)組。也就是說,數(shù)組類型不是和普通類一樣,以一個全限定路徑名+類名來作為自己的唯一標(biāo)示的,而是以[+一個或者多個L+數(shù)組元素類全限定路徑+類來最為唯一標(biāo)示的。這個()也是數(shù)組和普通類的區(qū)別。而這個區(qū)別似乎在某種程度上說明數(shù)組和普通java類在實現(xiàn)上有很大區(qū)別。因為java虛擬機(jī)(java指令集)在處理數(shù)組類和普通類的時候,肯定會做出區(qū)分。筆者猜想,可能會有專門的java虛擬機(jī)指令來處理數(shù)組。
 

  既然我們可以得到數(shù)組的Class類實例,就說明肯定需要調(diào)用ClassLoader的 defineClass(不一定非要是loadClass方法)方法,來構(gòu)造一個Class實例。java虛擬機(jī)規(guī)范規(guī)定,任何一個可以被加載的類,如果其類文件存儲在文件系統(tǒng)上,那么一個*.class文件只能存儲一個類信息,也就是說,數(shù)組類的信息不可能以類文件的形式存儲在本地磁盤上(否則任意一個類都要配有255個數(shù)組類了.....),既然這樣,那就說明java虛擬機(jī)肯定內(nèi)置了一塊用來聲明數(shù)組類的數(shù)據(jù)(不管是幾級數(shù)組)。這是符合java虛擬機(jī)規(guī)范的,規(guī)范規(guī)定class類數(shù)據(jù)可以來自任意介質(zhì),包括本地磁盤、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、內(nèi)存等等。

  分析到這里,我基本上可以肯定:java對數(shù)組對象化的操作的支持是指令級的,也就是說java虛擬機(jī)有專門針對數(shù)組的指令。數(shù)組的Class類實例是java虛擬機(jī)動態(tài)創(chuàng)建動態(tài)加載的,其結(jié)構(gòu)與普通java類的Class實例有一些不同。

  JDK API中有一個java.lang.reflect.Array類,這個類提供了很多方法(絕大多數(shù)是native方法,這在另一個方面證明了java對數(shù)組的支持是專用指令支持的,否則用本地方法干嘛^_^),用來彌補(bǔ)我們對數(shù)組操作的局限性。

  下面這句話用來創(chuàng)建一個一維的、長度為10的、類型為arraytest.MyClass的數(shù)組:

  arraytest.MyClass[] arr = (arraytest.MyClass[]) Array.newInstance(arraytest.MyClass, 10);

  下面這句話用來創(chuàng)建一個二維的、3乘5的、類型為arraytest.MyClass的數(shù)組:

  int[] arrModel = new int[]{3,5};
Object arrObj = Array.newInstance(Sub.class, arrModel);

  當(dāng)然你可以用一個數(shù)組的引用指向上面的二維數(shù)組,這里我們用一個Object的引用指向他。
使用的時候,我們也是可以利用Array類提供的方法來實現(xiàn):

  System.out.println(Array.getLength(arrObj);//第一維長度為3
  System.out.println(Array.getLength(Array.get(arrObj, 2)));//第二維長度為5,這里如果寫3,就會得到你意想之中的java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException

  打印結(jié)果是如我們所想的:

  3
  5

  對于數(shù)組的Class類實例,還有一些奇怪的現(xiàn)象:

  在運行代碼 java.lang.reflect.Field fieldarr = clazz.getField("length");的時候,會拋出異常:java.lang.NoSuchFieldException: length,這似乎在說數(shù)組類沒有l(wèi)ength這個域,而這個域其實是我們用的最多的一個(也就是說這個域是肯定存在的)。筆者認(rèn)為關(guān)于數(shù)組的Class類實例、數(shù)組的實現(xiàn)等,還有很多“貓膩”在里面。
 
  順便說一句,java數(shù)組最多只能是255維的。這個讓人看到了C的影子,嘿嘿。“Java把數(shù)組當(dāng)作一個java類來處理”說起來容易,用起來自然,但是細(xì)細(xì)想來,還是有很多不簡單的地方。

 
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