記得vamcily 曾問我：“為什么獲取數組的長度用.length(成員變量的形式)，而獲取String的長度用.length()(成員方法的形式)？”

　　我當時一聽，覺得問得很有道理。做同樣一件事情，為什么采用兩種風格迥異的風格呢？況且，Java中的數組其實是完備(full- fledged)的對象，直接暴露成員變量，可能不是一種很OO的風格。那么，設計Java的那幫天才為什么這么做呢？

　　帶著這個疑問，我查閱了一些資料，主要是關于“JVM是如何處理數組”的。

　　數組對象的類是什么？

　　既然數組都是對象，那么數組的類究竟是什么呢？當然不是java.util.Arrays啦！我們以int一維數組為例，看看究竟。

　　public class Main {

　　public static void main(String args[]){

　　int a[] = new int[10]; Class clazz = a.getClass();

　　System.out.println(clazz.getName());

　　}

　　}

　　在SUN JDK 1.6上運行上述代碼，輸出為：

　　[I

　　看起來數組的類很奇怪，非但不屬于任何包，而且名稱還不是合法的標識符(identifier)。具體的命名規(guī)則[1]可以參見 java.lang.Class.getName()的javadoc。簡單的說，數組的類名由若干個'['和數組元素類型的內部名稱組成，'['的數目 代表了數組的維度。

　　具有相同類型元素和相同維度的數組，屬于同一個類。如果兩個數組的元素類型相同，但維度不同，那么它們也屬于不同的類。如果兩個數組的元素類型 和維度均相同，但長度不同，那么它們還是屬于同一個類。

　　數組的類有哪些成員呢？

　　既然我們知道了數組的類名是什么，那么就去看看數組的類究竟是什么樣的吧？有哪些成員變量？有哪些成員方法？length這個成員變量在哪？是 不是沒有l(wèi)ength()這個成員方法？

　　找來找去，在JDK的代碼中沒有找打'[I'這個類。想想也對，'[I'都不是一個合法的標識符，肯定不會出現(xiàn)public class [I {...}這樣的Java代碼。我們暫且不管[I類是誰聲明的，怎么聲明的，先用反射機制一探究竟吧。

　　public class Main {

　　public static void main(String[] args) {

　　int a[] = new int[10]; Class clazz = a.getClass();

　　System.out.println(clazz.getDeclaredFields().length);

　　System.out.println(clazz.getDeclaredMethods().length);

　　System.out.println(clazz.getDeclaredConstructors().length);

　　System.out.println(clazz.getDeclaredAnnotations().length);

　　System.out.println(clazz.getDeclaredClasses().length);

　　System.out.println(clazz.getSuperclass());

　　}

　　}

　　在SUN JDK 1.6上運行上述代碼，輸出為：

　　0 0 0 0 0 class java.lang.Object   可見，[I這個類是java.lang.Object的直接子類，自身沒有聲明任何成員變量、成員方法、構造函數和Annotation，可以說，[I就 是個空類。我們立馬可以想到一個問題：怎么連length這個成員變量都沒有呢？如果真的沒有，編譯器怎么不報語法錯呢？想必編譯器對 Array.length進行了特殊處理哇！

　　數組的類在哪里聲明的？

　　先不管為什么沒有l(wèi)ength成員變量，我們先搞清楚[I這個類是哪里聲明的吧。既然[I都不是合法的標識符，那么這個類肯定在Java代碼中 顯式聲明的。想來想去，只能是JVM自己在運行時生成的了。JVM生成類還是一件很容易的事情，甚至無需生成字節(jié)碼，直接在方法區(qū)中創(chuàng)建類型數據，就差不 多完工了。

　　還沒有實力去看JVM的源代碼，于是翻了翻The JavaTM Virtual Machine Specification  Second Edition，果然得到了驗證，相關內容參考5.3.3 Creating Array Classes。

　　規(guī)范的描述很嚴謹，還摻雜了定義類加載器和初始化類加載器的內容。先不管這些，簡單概括一下：

　　類加載器先看看數組類是否已經被創(chuàng)建了。如果沒有，那就說明需要創(chuàng)建數組類；如果有，那就無需創(chuàng)建了。

　　如果數組元素是引用類型，那么類加載器首先去加載數組元素的類。

　　JVM根據元素類型和維度，創(chuàng)建相應的數組類。

　　呵呵，果然是JVM這家伙自個偷偷創(chuàng)建了[I類。JVM不把數組類放到任何包中，也不給他們起個合法的標識符名稱，估計是為了避免和JDK、第 三方及用戶自定義的類發(fā)生沖突吧。

　　再想想，JVM也必須動態(tài)生成數組類，因為Java數組類的數量與元素類型、維度(最多255)有關，相當相當多了，是沒法預先聲明好的。

　　居然沒有l(wèi)ength這個成員變量！

　　我們已經發(fā)現(xiàn)，偷懶的JVM沒有為數組類生成length這個成員變量，那么Array.length這樣的語法如何通過編譯，如何執(zhí)行的呢？

　　讓我們看看字節(jié)碼吧！編寫一段最簡單的代碼，使用jclasslib查看字節(jié)碼。

　　public class Main {

　　public static void main(String[] args)   {

　　int a[] = new int[2]; int i = a.length;

　　}

　　}

　　使用SUN JDK 1.6編譯上述代碼，并使用jclasslib打開Main.class文件，得到main方法的字節(jié)碼：

　　0 iconst_2      //將int型常量2壓入操作數棧 

1 newarray 10 (int)    //將

2彈出操作數棧，作為長度，創(chuàng)建一個元素類型為int, 維度為1的數組，并將數組的引用壓入操作數棧

  3 astore_1                 //將數組的引用從操作數棧中彈出，保存在索引為1的局部變量(即a)中 

4 aload_1                  //將索引為1的局部變量(即a)壓入操作數棧 

5 arraylength            //從操作數棧彈出數組引用(即a)，并獲取其長度(JVM負責實現(xiàn)如何獲取)，并將長度壓入操作數棧

  6 istore_2                 //將數組長度從操作數棧彈出，保存在索引為2的局部變量(即i)中 

7 return                    //main方法返回   可見，在這段字節(jié)碼中，根本就沒有看見length這個成員變量，獲取數組長度是由一條特定的指令arraylength實現(xiàn)(怎么實現(xiàn)就不管了，JVM 總有辦法)。

編譯器對Array.length這樣的語法做了特殊處理，直接編譯成了arraylength指令。另外，JVM創(chuàng)建數組類，應該就是由 newarray這條指令觸發(fā)的了。

　　很自然地想到，編譯器也可以對Array.length()這樣的語法做特殊處理，直接編譯成arraylength指令。這樣的話，我們就可 以使用方法調用的風格獲取數組的長度了，這樣看起來貌似也更加OO一點。那為什么不使用Array.length()的語法呢？也許是開發(fā)Java的那幫 天才對.length有所偏愛，或者拋硬幣拍腦袋隨便決定的吧。 形式不重要，重要的是我們明白了背后的機理。

　　Array in Java

　　最后，對Java中純對象的數組發(fā)表點感想吧。

　　相比C/C++中的數組，Java數組在安全性要好很多。C/C++常遇到的緩存區(qū)溢出或數組訪問越界的問題，在Java中不再存在。因為 Java使用特定的指令訪問數組的元素，這些指令都會對數組的長度進行檢查。如果發(fā)現(xiàn)越界，就會拋出 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException。

　　Java數組元素的靈活性比較大。一個數組的元素本身也可以是數組，只要所有元素的數組類型相同即可。我們知道數組的類型和長度無關，因此元素 可以是長度不同的數組。這樣，Java的多維數組就不一定是規(guī)規(guī)矩矩的矩陣了，可以千變萬化。