六、初始化和清理（4）

本章概要

数组的初始化
- 动态数组创建
- 可变参数列表
枚举类型

数组初始化

数组是相同类型的、用一个标识符名称封装到一起的一个对象序列或基本类型数据序列。数组是通过方括号下标操作符 [] 来定义和使用的。要定义一个数组引用，只需要在类型名加上方括号：

int[] a1;

方括号也可放在标识符的后面，两者的含义是一样的：

int a1[];

这种格式符合 C 和 C++ 程序员的习惯。不过前一种格式或许更合理，毕竟它表明类型是"一个 int 型数组"。本书中采用这种格式。

编译器不允许指定数组的大小。这又把我们带回有关"引用"的问题上。你所拥有的只是对数组的一个引用（你已经为该引用分配了足够的存储空间），但是还没有给数组对象本身分配任何空间。为了给数组创建相应的存储空间，必须写初始化表达式。对于数组，初始化动作可以出现在代码的任何地方，但是也可以使用一种特殊的初始化表达式，它必须在创建数组的地方出现。这种特殊的初始化是由一对花括号括起来的值组成。这种情况下，存储空间的分配（相当于使用 new）将由编译器负责。例如：

int[] a1 = {1, 2, 3, 4, 5};

那么为什么在还没有数组的时候定义一个数组引用呢？

int[] a2;

在 Java 中可以将一个数组赋值给另一个数组，所以可以这样：

a2 = a1;

其实真正做的只是复制了一个引用，就像下面演示的这样：

// housekeeping/ArraysOfPrimitives.javapublic class ArraysOfPrimitives {public static void main(String[] args) {int[] a1 = {1, 2, 3, 4, 5};int[] a2;a2 = a1;for (int i = 0; i < a2.length; i++) {a2[i] += 1;}for (int i = 0; i < a1.length; i++) {System.out.println("a1[" + i + "] = " + a1[i]);}}
}

输出：

a1[0] = 2;
a1[1] = 3;
a1[2] = 4;
a1[3] = 5;
a1[4] = 6;

a1 初始化了，但是 a2 没有；这里，a2 在后面被赋给另一个数组。由于 a1 和 a2 是相同数组的别名，因此通过 a2 所做的修改在 a1 中也能看到。

所有的数组（无论是对象数组还是基本类型数组）都有一个固定成员 length，告诉你这个数组有多少个元素，你不能对其修改。与 C 和 C++ 类似，Java 数组计数也是从 0 开始的，所能使用的最大下标数是 length - 1。超过这个边界，C 和 C++ 会默认接受，允许你访问所有内存，许多声名狼藉的 bug 都是由此而生。但是 Java 在你访问超出这个边界时，会报运行时错误（异常），从而避免此类问题。

动态数组创建

如果在编写程序时，不确定数组中需要多少个元素，可以使用 new 在数组中创建元素。如下例所示，使用 new 创建基本类型数组。new 不能创建非数组以外的基本类型数据：

// housekeeping/ArrayNew.java
// Creating arrays with new
import java.util.*;public class ArrayNew {public static void main(String[] args) {int[] a;Random rand = new Random(47);a = new int[rand.nextInt(20)];System.out.println("length of a = " + a.length);System.out.println(Arrays.toString(a));} 
}

输出：

length of a = 18
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

数组的大小是通过 Random.nextInt() 随机确定的，这个方法会返回 0 到输入参数之间的一个值。由于随机性，很明显数组的创建确实是在运行时进行的。此外，程序输出表明，数组元素中的基本数据类型值会自动初始化为默认值（对于数字和字符是 0；对于布尔型是 false）。Arrays.toString() 是 java.util 标准类库中的方法，会产生一维数组的可打印版本。

本例中，数组也可以在定义的同时进行初始化：

int[] a = new int[rand.nextInt(20)];

如果可能的话，应该尽量这么做。

如果你创建了一个非基本类型的数组，那么你创建的是一个引用数组。以整型的包装类型 Integer 为例，它是一个类而非基本类型：

// housekeeping/ArrayClassObj.java
// Creating an array of nonprimitive objectsimport java.util.*;public class ArrayClassObj {public static void main(String[] args) {Random rand = new Random(47);Integer[] a = new Integer[rand.nextInt(20)];System.out.println("length of a = " + a.length);for (int i = 0; i < a.length; i++) {a[i] = rand.nextInt(500); // Autoboxing}System.out.println(Arrays.toString(a));}
}

输出：

length of a = 18
[55, 193, 361, 461, 429, 368, 200, 22, 207, 288, 128, 51, 89, 309, 278, 498, 361, 20]

这里，即使使用 new 创建数组之后：

Integer[] a = new Integer[rand.nextInt(20)];

它只是一个引用数组，直到通过创建新的 Integer 对象（通过自动装箱），并把对象赋值给引用，初始化才算结束：

a[i] = rand.nextInt(500);

如果忘记了创建对象，但试图使用数组中的空引用，就会在运行时产生异常。

也可以用花括号括起来的列表来初始化数组，有两种形式：

// housekeeping/ArrayInit.java
// Array initialization
import java.util.*;public class ArrayInit {public static void main(String[] args) {Integer[] a = {1, 2,3, // Autoboxing};Integer[] b = new Integer[] {1, 2,3, // Autoboxing};System.out.println(Arrays.toString(a));System.out.println(Arrays.toString(b));}
}

输出：

[1, 2, 3]
[1, 2, 3]

在这两种形式中，初始化列表的最后一个逗号是可选的（这一特性使维护长列表变得更容易）。

尽管第一种形式很有用，但是它更加受限，因为它只能用于数组定义处。第二种形式可以用在任何地方，甚至用在方法的内部。例如，你创建了一个 String 数组，将其传递给另一个类的 main() 方法，如下：

// housekeeping/DynamicArray.java
// Array initializationpublic class DynamicArray {public static void main(String[] args) {Other.main(new String[] {"fiddle", "de", "dum"});}
}class Other {public static void main(String[] args) {for (String s: args) {System.out.print(s + " ");}}
}

输出：

fiddle de dum

Other.main() 的参数是在调用处创建的，因此你甚至可以在方法调用处提供可替换的参数。

可变参数列表

你可以以一种类似 C 语言中的可变参数列表（C 通常把它称为"varargs"）来创建和调用方法。这可以应用在参数个数或类型未知的场合。由于所有的类都最后继承于 Object 类，所以你可以创建一个以 Object 数组为参数的方法，并像下面这样调用：

// housekeeping/VarArgs.java
// Using array syntax to create variable argument listsclass A {}public class VarArgs {static void printArray(Object[] args) {for (Object obj: args) {System.out.print(obj + " ");}System.out.println();}public static void main(String[] args) {printArray(new Object[] {47, (float) 3.14, 11.11});printArray(new Object[] {"one", "two", "three"});printArray(new Object[] {new A(), new A(), new A()});}
}

输出：

47 3.14 11.11 
one two three 
A@15db9742 A@6d06d69c A@7852e922

printArray() 的参数是 Object 数组，使用 for-in 语法遍历和打印数组的每一项。标准 Java 库能输出有意义的内容，但这里创建的是类的对象，打印出的内容是类名，后面跟着一个 @ 符号以及多个十六进制数字。因而，默认行为（如果没有定义 toString() 方法的话，后面会讲这个方法）就是打印类名和对象的地址。

你可能看到像上面这样编写的 Java 5 之前的代码，它们可以产生可变的参数列表。在 Java 5 中，这种期盼已久的特性终于添加了进来，就像在 printArray() 中看到的那样：

// housekeeping/NewVarArgs.java
// Using array syntax to create variable argument listspublic class NewVarArgs {static void printArray(Object... args) {for (Object obj: args) {System.out.print(obj + " ");}System.out.println();}public static void main(String[] args) {// Can take individual elements:printArray(47, (float) 3.14, 11.11);printArray(47, 3.14F, 11.11);printArray("one", "two", "three");printArray(new A(), new A(), new A());// Or an array:printArray((Object[]) new Integer[] {1, 2, 3, 4});printArray(); // Empty list is OK}
}

输出：

47 3.14 11.11 
47 3.14 11.11 
one two three 
A@15db9742 A@6d06d69c A@7852e922 
1 2 3 4

有了可变参数，你就再也不用显式地编写数组语法了，当你指定参数时，编译器实际上会为你填充数组。你获取的仍然是一个数组，这就是为什么 printArray() 可以使用 for-in 迭代数组的原因。但是，这不仅仅只是从元素列表到数组的自动转换。注意程序的倒数第二行，一个 Integer 数组（通过自动装箱创建）被转型为一个 Object 数组（为了移除编译器的警告），并且传递给了 printArray()。显然，编译器会发现这是一个数组，不会执行转换。因此，如果你有一组事物，可以把它们当作列表传递，而如果你已经有了一个数组，该方法会把它们当作可变参数列表来接受。

程序的最后一行表明，可变参数的个数可以为 0。当具有可选的尾随参数时，这一特性会有帮助：

// housekeeping/OptionalTrailingArguments.javapublic class OptionalTrailingArguments {static void f(int required, String... trailing) {System.out.print("required: " + required + " ");for (String s: trailing) {System.out.print(s + " ");}System.out.println();}public static void main(String[] args) {f(1, "one");f(2, "two", "three");f(0);}
}

输出：

required: 1 one 
required: 2 two three 
required: 0

这段程序展示了如何使用除了 Object 类之外类型的可变参数列表。这里，所有的可变参数都是 String 对象。可变参数列表中可以使用任何类型的参数，包括基本类型。下面例子展示了可变参数列表变为数组的情形，并且如果列表中没有任何元素，那么转变为大小为 0 的数组：

// housekeeping/VarargType.javapublic class VarargType {static void f(Character... args) {System.out.print(args.getClass());System.out.println(" length " + args.length);}static void g(int... args) {System.out.print(args.getClass());System.out.println(" length " + args.length)}public static void main(String[] args) {f('a');f();g(1);g();System.out.println("int[]: "+ new int[0].getClass());}
}

输出：

class [Ljava.lang.Character; length 1
class [Ljava.lang.Character; length 0
class [I length 1
class [I length 0
int[]: class [I

getClass() 方法属于 Object 类，将在"类型信息"一章中全面介绍。它会产生对象的类，并在打印该类时，看到表示该类类型的编码字符串。前导的 [ 代表这是一个后面紧随的类型的数组，I 表示基本类型 int；为了进行双重检查，在最后一行创建了一个 int 数组，打印了其类型。这样也验证了使用可变参数列表不依赖于自动装箱，而使用的是基本类型。

然而，可变参数列表与自动装箱可以和谐共处，如下：

// housekeeping/AutoboxingVarargs.javapublic class AutoboxingVarargs {public static void f(Integer... args) {for (Integer i: args) {System.out.print(i + " ");}System.out.println();}public static void main(String[] args) {f(1, 2);f(4, 5, 6, 7, 8, 9);f(10, 11, 12);}
}

输出：

1 2
4 5 6 7 8 9
10 11 12

你可以在单个参数列表中将类型混合在一起，自动装箱机制会有选择地把 int 类型的参数提升为 Integer。

可变参数列表使得方法重载更加复杂了，尽管乍看之下似乎足够安全：

// housekeeping/OverloadingVarargs.javapublic class OverloadingVarargs {static void f(Character... args) {System.out.print("first");for (Character c: args) {System.out.print(" " + c);}System.out.println();}static void f(Integer... args) {System.out.print("second");for (Integer i: args) {System.out.print(" " + i);}System.out.println();}static void f(Long... args) {System.out.println("third");}public static void main(String[] args) {f('a', 'b', 'c');f(1);f(2, 1);f(0);f(0L);//- f(); // Won's compile -- ambiguous}
}

输出：

first a b c
second 1
second 2 1
second 0
third

在每种情况下，编译器都会使用自动装箱来匹配重载的方法，然后调用最明确匹配的方法。

但是如果调用不含参数的 f()，编译器就无法知道应该调用哪个方法了。尽管这个错误可以弄清楚，但是它可能会使客户端程序员感到意外。

你可能会通过在某个方法中增加一个非可变参数解决这个问题：

// housekeeping/OverloadingVarargs2.java
// {WillNotCompile}public class OverloadingVarargs2 {static void f(float i, Character... args) {System.out.println("first");}static void f(Character... args) {System.out.println("second");}public static void main(String[] args) {f(1, 'a');f('a', 'b');}
}

{WillNotCompile} 注释把该文件排除在了本书的 Gradle 构建之外。如果你手动编译它，会得到下面的错误信息：

OverloadingVarargs2.java:14:error:reference to f is ambiguous f('a', 'b');
\^
both method f(float, Character...) in OverloadingVarargs2 and method f(Character...) in OverloadingVarargs2 match 1 error

如果你给这两个方法都添加一个非可变参数，就可以解决问题了：

// housekeeping/OverloadingVarargs3public class OverloadingVarargs3 {static void f(float i, Character... args) {System.out.println("first");}static void f(char c, Character... args) {System.out.println("second");}public static void main(String[] args) {f(1, 'a');f('a', 'b');}
}

输出：

first
second

你应该总是在重载方法的一个版本上使用可变参数列表，或者压根不用它。

枚举类型

Java 5 中添加了一个看似很小的特性 enum 关键字，它使得我们在需要群组并使用枚举类型集时，可以很方便地处理。以前，你需要创建一个整数常量集，但是这些值并不会将自身限制在这个常量集的范围内，因此使用它们更有风险，而且更难使用。枚举类型属于非常普遍的需求，C、C++ 和其他许多语言都已经拥有它了。在 Java 5 之前，Java 程序员必须了解许多细节并格外仔细地去达成 enum 的效果。现在 Java 也有了 enum，并且它的功能比 C/C++ 中的完备得多。下面是个简单的例子：

// housekeeping/Spiciness.javapublic enum Spiciness {NOT, MILD, MEDIUM, HOT, FLAMING
}

这里创建了一个名为 Spiciness 的枚举类型，它有5个值。由于枚举类型的实例是常量，因此按照命名惯例，它们都用大写字母表示（如果名称中含有多个单词，使用下划线分隔）。

要使用 enum，需要创建一个该类型的引用，然后将其赋值给某个实例：

// housekeeping/SimpleEnumUse.javapublic class SimpleEnumUse {public static void main(String[] args) {Spiciness howHot = Spiciness.MEDIUM;System.out.println(howHot);}
}

输出：

MEDIUM

在你创建 enum 时，编译器会自动添加一些有用的特性。例如，它会创建 toString() 方法，以便你方便地显示某个 enum 实例的名称，这从上面例子中的输出可以看出。编译器还会创建 ordinal() 方法表示某个特定 enum 常量的声明顺序，static values() 方法按照 enum 常量的声明顺序，生成这些常量值构成的数组：

// housekeeping/EnumOrder.javapublic class EnumOrder {public static void main(String[] args) {for (Spiciness s: Spiciness.values()) {System.out.println(s + ", ordinal " + s.ordinal());}}
}

输出：

NOT, ordinal 0
MILD, ordinal 1
MEDIUM, ordinal 2
HOT, ordinal 3
FLAMING, ordinal 4

尽管 enum 看起来像是一种新的数据类型，但是这个关键字只是在生成 enum 的类时，产生了某些编译器行为，因此在很大程度上你可以将 enum 当作其他任何类。事实上，enum 确实是类，并且具有自己的方法。

enum 有一个很实用的特性，就是在 switch 语句中使用：

// housekeeping/Burrito.javapublic class Burrito {Spiciness degree;public Burrito(Spiciness degree) {this.degree = degree;}public void describe() {System.out.print("This burrito is ");switch(degree) {case NOT:System.out.println("not spicy at all.");break;case MILD:case MEDIUM:System.out.println("a little hot.");break;case HOT:case FLAMING:default:System.out.println("maybe too hot");}}public static void main(String[] args) {Burrito plain = new Burrito(Spiciness.NOT),greenChile = new Burrito(Spiciness.MEDIUM),jalapeno = new Burrito(Spiciness.HOT);plain.describe();greenChile.describe();jalapeno.describe();}
}

输出：

This burrito is not spicy at all.
This burrito is a little hot.
This burrito is maybe too hot.

由于 switch 是在有限的可能值集合中选择，因此它与 enum 是绝佳的组合。注意，enum 的名称是如何能够倍加清楚地表明程序的目的的。

通常，你可以将 enum 用作另一种创建数据类型的方式，然后使用所得到的类型。这正是关键所在，所以你不用过多地考虑它们。在 enum 被引入之前，你必须花费大量的精力去创建一个等同的枚举类型，并是安全可用的。

这些介绍对于你理解和使用基本的 enum 已经足够了，我们会在"枚举"一章中进行更深入的探讨。