编辑“︁Java数组访问”︁

{{DISPLAYTITLE:Java数组访问}}  
'''Java数组访问'''是指通过索引（下标）获取或修改数组中元素的过程。数组是Java中最基础的数据结构之一，通过高效的随机访问特性（时间复杂度O(1)）存储同类型数据。本条目详细讲解数组的访问机制、边界检查、多维数组访问及实际应用案例。  

== 基本概念 ==  
Java数组是固定长度的对象，通过从0开始的整数索引访问元素。数组声明和初始化后，可通过以下语法访问元素：  
<syntaxhighlight lang="java">  
数据类型 变量名 = 数组名[索引];  // 读取元素  
数组名[索引] = 值;           // 修改元素  
</syntaxhighlight>  

=== 索引规则 ===  
* 索引范围：0 到 <code>数组长度-1</code>  
* 越界访问会抛出<code>ArrayIndexOutOfBoundsException</code>  

== 代码示例 ==  
=== 一维数组访问 ===  
<syntaxhighlight lang="java">  
public class ArrayAccessExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        int[] numbers = {10, 20, 30, 40, 50};  

        // 读取第三个元素（索引2）  
        System.out.println("第三个元素: " + numbers[2]); // 输出: 30  

        // 修改第一个元素  
        numbers[0] = 100;  
        System.out.println("修改后的第一个元素: " + numbers[0]); // 输出: 100  

        // 错误示例：越界访问  
        // System.out.println(numbers[5]); // 抛出异常  
    }  
}  
</syntaxhighlight>  

=== 多维数组访问 ===  
二维数组可视为“数组的数组”，通过嵌套索引访问：  
<syntaxhighlight lang="java">  
public class MultiDimArrayAccess {  
    public static void main(String[] args) {  
        int[][] matrix = {{1, 2}, {3, 4}, {5, 6}};  

        // 访问第二行第一列（索引[1][0]）  
        System.out.println(matrix[1][0]); // 输出: 3  

        // 修改第三行第二列  
        matrix[2][1] = 60;  
        System.out.println(matrix[2][1]); // 输出: 60  
    }  
}  
</syntaxhighlight>  

== 内存模型图解 ==  
<mermaid>  
graph LR  
    A[数组引用] --> B[内存块]  
    B -->|索引0| C[元素0]  
    B -->|索引1| D[元素1]  
    B -->|...| E[...]  
    B -->|索引n-1| F[元素n-1]  
</mermaid>  

== 边界检查机制 ==  
Java在运行时检查数组索引合法性：  
* 计算索引是否满足：<math>0 \leq \text{index} < \text{array.length}</math>  
* 若违反条件，抛出<code>ArrayIndexOutOfBoundsException</code>  

== 实际应用案例 ==  
=== 案例1：统计考试成绩 ===  
<syntaxhighlight lang="java">  
public class ScoreAnalyzer {  
    public static void main(String[] args) {  
        double[] scores = {85.5, 92.0, 78.5, 90.5};  
        double sum = 0;  

        for (int i = 0; i < scores.length; i++) {  
            sum += scores[i]; // 累加访问每个元素  
        }  

        System.out.println("平均分: " + sum / scores.length);  
    }  
}  
</syntaxhighlight>  

=== 案例2：图像像素处理 ===  
假设用二维数组表示黑白图像（0=黑，1=白）：  
<syntaxhighlight lang="java">  
public class ImageProcessor {  
    public static void main(String[] args) {  
        int[][] image = {  
            {0, 0, 1},  
            {0, 1, 1},  
            {1, 1, 0}  
        };  

        // 反转颜色  
        for (int i = 0; i < image.length; i++) {  
            for (int j = 0; j < image[i].length; j++) {  
                image[i][j] = 1 - image[i][j];  
            }  
        }  
    }  
}  
</syntaxhighlight>  

== 高级主题 ==  
=== 数组与性能优化 ===  
* '''缓存局部性'''：连续内存访问比链表更快  
* '''JVM优化'''：边界检查可能被JIT编译器消除  

=== 底层实现 ===  
数组在JVM中作为特殊对象处理，对象头包含长度字段。访问操作对应字节码：  
* <code>iaload</code>（加载int）  
* <code>aastore</code>（存储引用类型）  

== 常见问题 ==  
{{Q&A  
|问题=为什么数组索引从0开始？  
|答案=与C语言传统一致，且计算公式更简单：<br>元素地址 = 基地址 + 索引 × 元素大小  
}}  

{{Q&A  
|问题=如何安全访问数组？  
|答案=1. 使用增强for循环<br>2. 手动检查索引：<code>if (index >= 0 && index < arr.length)</code>  
}}  

== 总结 ==  
* 数组访问通过索引实现，效率极高（O(1)时间复杂度）  
* 必须遵守索引范围，否则抛出运行时异常  
* 多维数组是嵌套的一维数组  
* 实际应用广泛，从简单数据存储到复杂算法（如动态规划）均依赖数组访问

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