1.1 什么是数组及其在Java中的作用
想象你管理一个班级的学生成绩。如果每个学生成绩都用单独变量存储，代码会变得臃肿难维护。数组就像一排整齐的储物柜，每个柜子存放一个数据，通过编号就能快速找到对应内容。
在Java中，数组是存储固定大小同类型元素的数据结构。它让数据管理变得系统化。我记得第一次用数组重构学生成绩管理系统时，原本几十行代码缩减到十几行，那种简洁高效的感觉至今难忘。
1.2 数组的基本特性与优势
数组最吸引人的特点是它的直接访问能力。知道元素位置，就能立即获取内容，这种效率在数据处理时特别宝贵。
数组元素在内存中连续排列，这种布局让遍历操作异常流畅。相比其他数据结构，数组的访问速度确实令人惊喜。
类型一致性确保所有元素都是同种类型，避免类型混乱的问题。固定长度特性虽然看似限制，但在已知数据量的场景下反而成为优势。
1.3 数组在实际开发中的应用场景
游戏开发中，数组经常管理玩家得分、道具库存。电商平台用数组存储商品价格、用户购物车物品。这些场景都受益于数组的快速访问特性。
数据处理任务中，数组表现尤为出色。排序算法、统计分析、图像处理都依赖数组的高效存储。我参与的一个数据分析项目，使用数组处理百万级数据，性能表现相当稳定。
数组作为编程基础，理解它的特性能为学习更复杂数据结构打下坚实基础。它的简洁高效，在合适场景下依然无可替代。
2.1 声明数组的不同语法格式
声明数组就像预订储物柜，先告诉系统你需要什么样的存储空间。Java提供两种主要声明方式，每种都有其适用场景。
第一种格式将方括号放在数据类型后：
int[] scores;
这种写法更符合“整型数组”的语义逻辑，阅读起来直观清晰。我个人更倾向这种风格，它让代码意图一目了然。
第二种格式将方括号放在变量名后：
String names[];
这种语法源自C语言传统，在混合编程环境中可能遇到。两种声明在功能上完全等效，选择更多取决于团队编码规范。
声明时需要注意，这只是告诉编译器变量的类型，并没有真正创建数组对象。就像预订储物柜时只确定了柜子类型，还没有实际分配具体柜子。
2.2 使用new关键字创建数组
new关键字是数组创建的实质步骤，它向内存申请实际空间。语法简单直接：
scores = new int[5];
这里指定数组长度为5，系统会分配连续内存存储5个整数值。创建后每个元素自动初始化为默认值，数值类型为0，引用类型为null。
创建时可以同时声明和初始化：
double[] prices = new double[10];
这种一气呵成的写法既简洁又高效。
数组长度在创建时确定后就无法改变。这个特性需要特别注意，我曾在项目中因为忽略这点导致需要重构整个数据存储方案。合理预估初始大小能避免后续很多麻烦。
2.3 数组创建时的内存分配原理
理解内存分配有助于写出更优的代码。当执行new int[5]时，Java在堆内存中分配连续空间，足够存放5个整数。
每个int占4字节，5个元素就是20字节连续内存块。数组变量本身存储的是这个内存块的首地址，而非实际数据。
这种连续存储设计带来访问效率优势。计算元素位置简单快速：首地址 + 索引 × 元素大小。相比链式结构，数组的随机访问性能确实出色。
垃圾回收机制会自动管理数组内存。当数组不再被引用时，所占内存会被标记为可回收。这种自动化管理减轻了开发者的负担。
2.4 多维数组的创建技巧
多维数组本质是数组的数组，理解这点很重要。创建二维数组：
int[][] matrix = new int[3][4];
这创建了3行4列的矩阵，实际上包含3个一维数组，每个一维数组又包含4个整数。内存中并非连续存储所有12个元素，而是分层管理。
不规则数组也完全可行：
int[][] irregular = new int[3][];
irregular[0] = new int[2];
irregular[1] = new int[5];
irregular[2] = new int[3];
这种灵活性在处理非矩形数据时特别有用。我曾用不规则数组处理学生选课数据，每个学生选修课程数量不同，这种结构完美契合需求。
创建多维数组时，只有第一维长度必须指定，其他维度可以后续分配。这种渐进式创建方式为复杂数据结构提供了构建弹性。 int[] scores = new int[5]; scores[0] = 85; scores[1] = 92; scores[2] = 78; scores[3] = 96; scores[4] = 88;
int[] numbers = {5, 2, 8, 1, 9}; Arrays.sort(numbers); // 结果：[1, 2, 5, 8, 9]