1. 介绍
数组是 Java 编程中管理多个相同类型值的关键数据结构。例如，用单独的变量来管理 10 个不同的分数或大量数据既不实际，也不方便。这时就需要使用数组。
本文重点介绍如何在 Java 中初始化数组，以清晰、适合初学者的方式进行讲解。如果你在想“数组是什么？”或“如何初始化数组？”，本指南将从基础到进阶技巧全部覆盖。请务必阅读至文末。
阅读本文后，你将获得以下收益：
- 了解声明和初始化数组的完整过程
- 避免常见错误和典型的初始化失误
- 学习在实际开发中有用的实用代码示例
这些内容不仅适合编程初学者，也适合想要复习 Java 基础的开发者。
现在，让我们从学习 Java 中数组的基础开始吧。
2. Java 中的数组基础
如何声明数组及基本语法
在 Java 中使用数组，第一步是声明数组。声明告诉程序：“这个变量将作为一个存放多个值的数组使用”。声明数组的方式有多种，但最常见的两种是：
int[] numbers; // Recommended style
int numbers[]; // C-style syntax
Java 中推荐的写法是 int[] numbers;，即 [] 紧跟在类型名后。这种写法直观地表示“int 类型的数组”。
数组大小与初始化的重要性
仅仅声明数组后是不能直接使用的。要真正使用它，必须在声明后进行初始化，指定数组应拥有多少个元素（或“槽位”）。
初始化会为指定数量的元素分配内存，使数组可用。
例如，初始化一个包含五个整数的数组：
int[] scores = new int[5];
上述代码分配了五个连续的整数元素，可通过 scores[0] 到 scores[4] 进行访问。
在 Java 中，数组的大小必须在初始化时指定，且之后不能更改。这也是初学者常犯的错误来源。
数组类型与默认值
数组的类型决定了每个元素的类型。例如，int[] 是整数数组，String[] 是字符串数组。
在 Java 中，当数组被初始化时，每个元素会自动获得一个默认值，该默认值取决于其类型：
默认值示例：
- int → 0
- double → 0.0
- boolean → false
- 引用类型（如 String） → null
因此，Java 中的数组需要两个步骤：“声明”和“初始化”，这两步在编程入门阶段都至关重要。
3. 初始化数组的方法
Java 提供了多种初始化数组的方式。最佳方法取决于你的程序需求，因此了解每种方式的工作原理非常重要。
3.1 在声明时直接初始化数组
最简单、最直观的方法是 在声明数组的同时提供初始值。当值是固定且已知时，这种方式尤其有用。
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
String[] fruits = {"apple", "banana", "orange"};
不需要 new 关键字或大小说明。Java 会自动创建一个元素数量恰好等于提供值的数组。
3.2 使用 new 关键字进行初始化
另一种常见方法是使用 new 关键字来指定数组大小。
int[] scores = new int[5]; // Five integers (default value: 0)
String[] names = new String[3]; // Three Strings (default value: null)
在这种初始化模式下，所有元素都会自动被赋予默认值。
- 数值类型：0 或 0.0
- boolean：false
- 引用类型：null
当数组大小已知但值将在稍后分配时，此方法是理想的选择。
3.3 使用 Arrays.fill() 初始化数组
如果你想将 所有数组元素初始化为相同的值，Arrays.fill() 方法非常有用。
例如，将数组填充为值 7：
import java.util.Arrays;
int[] data = new int[5];
Arrays.fill(data, 7); // All elements become 7
此方法比循环手动赋相同值更高效。
3.4 使用循环初始化数组
当每个数组元素需要 不同的值 或遵循某种模式时，使用 for 循环 是标准做法。
int[] squares = new int[5];
for (int i = 0; i < squares.length; i++) {
squares[i] = i * i; // 0, 1, 4, 9, 16
}
请注意，增强的 for 循环（for-each）适合读取值，但不适用于按索引赋值。
正如你所见，Java 提供了多种初始化技术——请选择最适合你特定场景的方法。
4. 关于数组初始化的重要说明
在使用数组时，了解不仅是初始化方法，还要了解 常见的陷阱和典型错误。掌握这些有助于防止错误和意外行为。
使用未初始化数组导致的错误
数组在未正确初始化之前无法使用。尝试使用仅声明但未初始化的数组会导致 NullPointerException。
int[] numbers;
System.out.println(numbers[0]); // Error: numbers is not initialized
为避免此错误，请始终记住“声明”和“初始化”必须一起完成。
避免 ArrayIndexOutOfBoundsException
如果尝试访问数组有效范围之外的索引，Java 会抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException。
数组索引始终从 0 开始，直到 数组长度 – 1。
int[] data = new int[3];
data[3] = 10; // Error: index 3 does not exist (valid: 0, 1, 2)
在遍历数组时，始终使用 arrayName.length 以确保安全访问。
for (int i = 0; i < data.length; i++) {
// Safe access
}
使用初始化列表 ({}) 的限制
初始化列表 {} 只能在 声明时 使用。
它不能用于已经声明的数组：
int[] numbers;
numbers = {1, 2, 3}; // Error: initializer list cannot be used here
相反，需要将其与 new 关键字结合使用：
numbers = new int[]{1, 2, 3}; // Correct usage
数组大小不可更改
一旦初始化，Java 数组的大小 不可更改。
若要增加元素数量，必须创建新数组并复制原有值。
了解这些限制有助于防止常见的数组相关错误。
5. 高级主题：初始化多维数组
Java 中的数组可以是多维的。二维数组 尤其适用于矩阵或表格数据。下面我们解释如何初始化多维数组，主要聚焦于二维数组。
声明和初始化二维数组
二维数组本质上是 “数组的数组”。可以在声明时或使用 new 关键字进行初始化。
在声明时初始化
int[][] matrix = {
{1, 2, 3},
{4, 5, 6},
{7, 8, 9}
};
这将创建一个 3×3 的整数二维数组。
使用 new 初始化
int[][] table = new int[2][3]; // Creates a 2×3 array
所有元素默认初始化为 0。
你也可以稍后设置值：
table[0][0] = 10;
table[0][1] = 20;
table[1][2] = 30;
创建锯齿形（不规则）数组
Java 允许“锯齿数组”（jagged arrays），其中每行可以有不同数量的列。
int[][] jagged = new int[3][];
jagged[0] = new int[2]; // Row 1 has 2 columns
jagged[1] = new int[4]; // Row 2 has 4 columns
jagged[2] = new int[1]; // Row 3 has 1 column
多维数组初始化的注意事项
- 二维数组也会根据其元素类型接收默认值（例如，int → 0，String → null）。
- 使用
new int[rows][columns]时，必须指定第一个维度（行）。 - 使用未初始化的行将导致
NullPointerException。
Java 在多维数组初始化方面提供了灵活性，取决于您需要的结构。
6. 总结
我们已经涵盖了从基础到高级的 Java 数组初始化技术。让我们回顾关键点。
数组初始化的关键点
- 在使用前始终声明并初始化数组
- 未初始化的数组会导致如 NullPointerException 的错误。
- 根据情况选择合适的初始化方法
- 当值固定时使用初始化列表，当仅知道大小时使用
new，使用Arrays.fill()设置统一值，对于唯一值使用循环。 - 注意索引边界
- 数组索引从 0 开始，越界访问会导致异常。
- 多维数组遵循与一维数组相同的基本规则
- 锯齿数组允许每行不同长度。
对初学者的建议和下一步
理解数组初始化是建立 Java 编程坚实基础的重要部分。
从简单的一维数组开始，一旦熟悉后，继续学习多维数组和基于数组的逻辑。
此外，Java 提供了强大的“动态数组”如 ArrayList。在掌握基本数组后，学习 Java 的集合框架是自然的下一步。
下一章总结了关于数组初始化的常见问题 (FAQ)。
如果您有任何疑问，请务必回顾相关的问答。
7. 常见问题解答 (FAQ)
在这里，我们解答了关于 Java 数组初始化的常见问题和困惑点。
Q1. 我可以稍后更改数组的大小吗？
A. 否。一旦初始化，Java 数组的大小无法更改。如果需要不同大小，必须创建新数组并复制值。对于可变大小结构，请考虑使用 ArrayList。
Q2. 如果我使用未初始化的数组会发生什么？
A. 使用已声明但未初始化的数组会导致 NullPointerException。在使用前始终使用 new 或初始化列表初始化它。
Q3. Arrays.fill() 和 for 循环有什么区别？
A. Arrays.fill() 将所有元素设置为相同值，而 for 循环允许您为每个元素分配不同的值。
Q4. 数组中的默认值是如何赋值的？
A. 使用 new 时，默认值会自动赋值：int → 0，double → 0.0，boolean → false，引用类型 → null。
Q5. 二维数组中的行可以有不同长度吗？
A. 是的。Java 支持锯齿数组，其中每行有不同数量的列，但在使用前必须初始化每行。
Q6. 如何复制数组？
A. 使用如 System.arraycopy() 或 Arrays.copyOf() 的方法。使用循环手动复制可行，但内置方法更简单和安全。
Q7. 数组和 ArrayList 有什么区别？
A. 数组具有固定大小并持有单一类型，而 ArrayList 支持动态调整大小并提供灵活的操作。
我们希望这个 FAQ 有助于解决与 Java 数组初始化相关的常见问题。
