java中的數組是不是類

剛剛開始接觸java數組的人都會聽到一句類似的話:java是純面向對象的語言,他的數組也是一個對象。
於是乎,我就按照一個對象的方式來使用數組,心安理得。直到我接觸到C的數組後,才發現將數組作爲一個類來使用在實現上是多麼的“不自然”。
首先我們看一下表面現象,數組創建的時候採用的是如下語句:
MyClass[] arr = new MyClass[9];
而普通類採用的是如下語句:
MyClass obj = new MyClass();
就是說,創建數組的時候不使用小括號傳參。使得數組和普通類看起來就有很多不同,因爲小括號裏的參數是傳遞給構造方法的,進而讓人感覺數組類是沒有構造方法的。


再往深了想,還有很多讓人感覺不自然的東西。可以肯定的是,java確實將數組作爲了一個類來處理。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,我就可以向數組類裏面“窺探”了。
Class clazz = MyClass[].class;
System.out.println(clazz.getConstructors().length);
打印出來的結果是0;證明數組類確實沒有構造方法。


如果強行執行clazz.newInstance();就會得到下面的錯誤。
java.lang.InstantiationException: [Larraytest.MyClass;
證明數組類不能夠通過普通的反射方式來創建一個實例。


再看看數組類的“廬山真面目”:
System.out.println(clazz);
輸出是:
[Larraytest.MyClass

對Java Class文件結構稍有了結就知道,這個字符串的意思就是一個元素類型爲arraytest.MyClass的一維數組。也就是說,數組類型不是和普通類一樣,以一個全限定路徑名+類名來作爲自己的唯一標示的,而是以[+一個或者多個L+數組元素類全限定路徑+類來最爲唯一標示的。這個()也是數組和普通類的區別。而這個區別似乎在某種程度上說明數組和普通java類在實現上有很大區別。因爲java虛擬機(java指令集)在處理數組類和普通類的時候,肯定會做出區分。我猜想,可能會有專門的java虛擬機指令來處理數組。

既然我們可以得到數組的Class類實例,就說明肯定需要調用ClassLoader的defineClass(不一定非要是loadClass方法)方法,來構造一個Class實例。java虛擬機規範規定,任何一個可以被加載的類,如果其類文件存儲在文件系統上,那麼一個*.class文件只能存儲一個類信息,也就是說,數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個數組類了.....),既然這樣,那就說明java虛擬機肯定內置了一塊用來聲明數組類的數據(不管是幾級數組)。這是符合java虛擬機規範的,規範規定class類數據可以來自任意介質,包括本地磁盤、網絡、數據庫、內存等等。

分析到這裏,我基本上可以肯定:java對數組對象化的操作的支持是指令級的,也就是說java虛擬機有專門針對數組的指令。數組的Class類實例是java虛擬機動態創建動態加載的,其結構與普通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(絕大多數是native方法,這在另一個方面證明了java對數組的支持是專用指令支持的,否則用本地方法幹嘛^_^),用來彌補我們對數組操作的侷限性。
下面這句話用來創建一個一維的、長度爲10的、類型爲arraytest.MyClass的數組:
arraytest.MyClass[] arr = (arraytest.MyClass[]) Array.newInstance(arraytest.MyClass, 10);

下面這句話用來創建一個二維的、3乘5的、類型爲arraytest.MyClass的數組:
int[] arrModel = new int[]{3,5};
Object arrObj = Array.newInstance(Sub.class, arrModel);
當然你可以用一個數組的引用指向上面的二維數組,這裏我們用一個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:

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

打印結果是如我所想的:
3
5

對於數組的Class類實例,還有一些奇怪的現象:
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,這似乎在說數組類沒有length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)。我想關於數組的Class類實例、數組的實現等,還有很多“貓膩”在裏面。

 
順便說一句,java數組最多隻能是255維的。這個讓人看到了C的影子,嘿嘿。

“Java把數組當作一個java類來處理”說起來容易,用起來自然,但是細細想來,還是有很多不簡單的地方呀。

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