内存中的数组

数组是一种观念引用数据类型，数组引用变量只是一个引用，数组元素和数组变量在内存里是分开存放的。

图1 数组在内存中的存储示意图

数组引用变量只是一个引用，这个引用变量可以指向任何有效的内存，只有当该引用指向有效内存后，才可通过该数组变量来访问数组元素。与所有引用变量相同的是，引用变量是访问真实对象的根本方式。也就是说，如果我们希望在程序中访问数组，则只能通过这个数组的引用变量来访问它。实际的数组元素被存储在堆（heap）内存中；数组引用变量是一个引用类型的变量，被存储在栈（stack）内存中。数组在内存中的存储如图所示：、
如果需要访问图中堆内存中的数组元素，程序中只能通过p[index]的形式实现。也就是说，数组引用变量是访问堆内存中数组元素的唯一方式。
为什么有栈内存和堆内存之分？
当一个方法执行时，每个方法都会建立自己的内存栈，在这个方法内定义的变量将会逐个放入这块栈内存里，随着方法的执行结束，这个方法的内存栈也将自然销毁了。因此，所有在方法中定义的变量都是放在栈内存中的；当我们在程序中创建一个对象时，这个对象将被保存到运行时数据区中，以便反复利用（因为对象的创建成本通常较大），这个运行时数据区就是堆内存。堆内存中的对象不会随方法的结束而销毁，即使方法结束后，这个对象还可能被另一个引用变量所引用（方法的参数传递时很常见），则这个对象依然不会被销毁。只有当一个对象没有任何引用变量引用它时，系统的垃圾回收机制才会在合适的时候回收它。
如果堆内存中数组不再有任何引用变量指向自己，则这个数组将成为垃圾，该数组所占的内存将会被系统的垃圾回收机制回收。因此，为了让垃圾回收机制回收一个数组所占的内存空间，则可以将该数组变量赋为null，也就切断了数组引用变量和实际数组之间的引用关系，实际数组也就成了垃圾。
只要类型相互兼容，可以让一个数组变量指向另一个实际的数组，这种操作会产生数组的长度可变的错觉。如下代码所示：

public class ArrayInRam{
    public static void main(String[] args){
    //定义并初始化数组，使用静态初始化
    int[] a = {5,7,20};
    //定义并初始化数组，使用动态初始化
    int[] b =newint[4];
    //输出b数组的长度
    System.out.println("b数组的长度为："+ b.length);
    //循环输出a数组的元素
    for(inti =0; i < a.length ; i++ ){
      System.out.println(a[i]);
    }//循环输出b数组的元素
    for(inti =0; i < b.length ; i++ ){
      System.out.println(b[i]);
    }
    //因为a是int[]类型，b也是int[]类型，所以可以将a的值赋给b。
    //也就是让b引用指向a引用指向的数组b = a;
    //再次输出b数组的长度
    System.out.println("b数组的长度为："+ b.length);
  }
}

运行上面代码后，将可以看到先输出b数组的长度为4，然后依次输出a数组和b数组的每个数组元素，接着会输出b数组的长度为3。看起来似乎数组的长度是可变的，但这只是一个假象。必须牢记：定义并初始化一个数组后，在内存里分配了两个空间，一个用于存放数组的引用变量，一个用于存放数组本身。下面将结合示意图来说明上面程序的运行过程。

当程序定义并初始化了a、b两个数组后，系统内存中实际上产生了4块内存区，其中栈内存中有两个引用变量：a和b；堆内存中也有两块内存区，分别用于存储a和b引用所指向的数组本身。此时计算机内存的存储示意如图2所示：

图2、定义并初始化a、b两个数组后的存储示意图

从图2中可以非常清楚地看出，a引用和b引用所指向数组里数组元素的值，并可以很明白地看出b数组的长度是4。

当执行上面粗体字标识代码：b = a代码时，系统将会把a的值赋给b，a和b都是引用类型变量，存储的是地址。因此把a的值赋给b后，就是让b指向a所指向的地址。此时计算机内存的存储示意如图3所示：

图3 让b引用指向a引用所指数组后的存储示意图

从图3中可以看出，当执行了b = a之后，堆内存中第一个数组具有了两个引用：a变量和b变量都指向了第一个数组。此时第二个数组失去了引用，变成垃圾，只有等待垃圾回收来回收它——但它的长度依然不会改变，直到它彻底消失。

程序员进行程序开发时，不要仅仅停留在代码表面，而要深入底层的运行机制，才可以对程序的运行机制有更准确的把握。当我们看一个数组时，一样要把数组看成两个部分：一个是数组引用，也就是在代码中定义的数组引用变量；还有一个是实际数组本身，这个部分是运行在系统内存里的，通常无法直接访问它，只能通过数组引用变量来访问它。