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Java语言深入:关于java数组的深度思考

来源: 2017-12-21 11:06

  刚刚开始接触java数组的人都会听到一句类似的话:java是纯面向对象的语言,他的数组也是一个对象。
  于是乎,我就按照一个对象的方式来使用数组,心安理得。直到我接触到C的数组后,才发现将数组作为一个类来使用在实现上是多么的"不自然"。 
  首先我们看一下表面现象,数组创建的时候采用的是如下语句: 
  MyClass arr = new MyClass; 
  而普通类采用的是如下语句: 
  MyClass obj = new MyClass(); 
  就是说,创建数组的时候不使用小括号传参。使得数组和普通类看起来就有很多不同,因为小括号里的参数是传递给构造方法的,进而让人感觉数组类是没有构造方法的。 
  再往深了想,还有很多让人感觉不自然的东西。可以肯定的是,java确实将数组作为了一个类来处理。还是用上面的例子说明: 
  可以通过以下方法得到MyClass的Class实例: 
  arr.getClass()或MyClass.class.这样,我就可以向数组类里面"窥探"了。 
  Class clazz = MyClass.class; 
  System.out.println(clazz.getConstructors()。length); 
  打印出来的结果是0;证明数组类确实没有构造方法。 
  如果强行执行clazz.newInstance();就会得到下面的错误。 
  java.lang.InstantiationException: [Larraytest.MyClass; 
  证明数组类不能够通过普通的反射方式来创建一个实例。 
  再看看数组类的"庐山真面目": 
  System.out.println(clazz); 
  输出是: 
  [Larraytest.MyClass 
  对Java Class文件结构稍有了结就知道,这个字符串的意思就是一个元素类型为arraytest.MyClass的一维数组。也就是说,数组类型不是和普通类一样,以一个全限定路径名+类名来作为自己的唯一标示的,而是以[+一个或者多个L+数组元素类全限定路径+类来最为唯一标示的。这个()也是数组和普通类的区别。而这个区别似乎在某种程度上说明数组和普通java类在实现上有很大区别。因为java虚拟机(java指令集)在处理数组类和普通类的时候,肯定会做出区分。我猜想,可能会有专门的java虚拟机指令来处理数组。 
  既然我们可以得到数组的Class类实例,就说明肯定需要调用ClassLoader的defineClass(不一定非要是loadClass方法)方法,来构造一个Class实例。java虚拟机规范规定,任何一个可以被加载的类,如果其类文件存储在文件系统上,那么一个*.class文件只能存储一个类信息,也就是说,数组类的信息不可能以类文件的形式存储在本地磁盘上(否则任意一个类都要配有255个数组类了……),既然这样,那就说明java虚拟机肯定内置了一块用来声明数组类的数据(不管是几级数组)。这是符合java虚拟机规范的,规范规定class类数据可以来自任意介质,包括本地磁盘、网络、数据库、内存等等。 
  分析到这里,我基本上可以肯定:java对数组对象化的操作的支持是指令级的,也就是说java虚拟机有专门针对数组的指令。数组的Class类实例是java虚拟机动态创建动态加载的,其结构与普通java类的Class实例有一些不同。 
  JDK API中有一个java.lang.reflect.Array类,这个类提供了很多方法(绝大多数是native方法,这在另一个方面证明了java对数组的支持是专用指令支持的,否则用本地方法干嘛^_^),用来弥补我们对数组操作的局限性。 
  下面这句话用来创建一个一维的、长度为10的、类型为arraytest.MyClass的数组: 
  arraytest.MyClass arr = (arraytest.MyClass) Array.newInstance(arraytest.MyClass, 10); 
  下面这句话用来创建一个二维的、3乘5的、类型为arraytest.MyClass的数组: 
  int arrModel = new int{3,5}; 
  Object arrObj = Array.newInstance(Sub.class, arrModel); 
  当然你可以用一个数组的引用指向上面的二维数组,这里我们用一个Object的引用指向他。 
  使用的时候,我们也是可以利用Array类提供的方法来实现: 
  System.out.println(Array.getLength(arrObj);//第一维长度为3 
  System.out.println(Array.getLength(Array.get(arrObj, 2)));//第二维长度为5,这里如果写3,就会得到你意想之中的 
  java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 
  打印结果是如我所想的: 
  3 
  5 
  对于数组的Class类实例,还有一些奇怪的现象:在运行代码java.lang.reflect.Field fieldarr = clazz.getField( "length");的时候,会抛出异常:java.lang.NoSuchFieldException: length,这似乎在说数组类没有length这个域,而这个域其实是我们用的最多的一个(也就是说这个域是肯定存在的)。我想关于数组的Class类实例、数组的实现等,还有很多"猫腻"在里面。
  顺便说一句,java数组最多只能是255维的。这个让人看到了C的影子,嘿嘿。 
  "Java把数组当作一个java类来处理"说起来容易,用起来自然,但是细细想来,还是有很多不简单的地方呀。

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