Java基础：数组遍历的深入剖析——从传统循环到Stream API193

作为一名专业的程序员，我深知数组在任何编程语言中的基础地位及其重要性。在Java中，数组是存储固定大小同类型元素序列的强大工具。而对数组进行操作的核心，无疑就是遍历。遍历数组，意味着逐一访问数组中的每个元素，以便读取、修改或处理它们。本文将深入剖析Java中数组遍历的各种方法，从传统的循环到现代的Stream API，帮助您全面掌握这一基础而关键的技能。

一、什么是Java数组？

在深入探讨数组遍历之前，我们首先需要理解Java数组的基本概念。数组是一种引用数据类型，可以存储固定数量的、类型相同的数据项的集合。这些数据项在内存中是连续存储的，每个数据项都有一个唯一的索引（从0开始），通过这个索引可以快速访问到对应的元素。数组的长度一旦声明便不可改变。// 声明一个整型数组
int[] intArray;
// 初始化一个包含5个元素的整型数组
intArray = new int[5];
// 或者声明并初始化
String[] strArray = {"Apple", "Banana", "Cherry"};

数组的核心属性是其`length`，它返回数组中元素的数量。int[] numbers = {10, 20, 30};
("数组长度: " + ); // 输出: 3

二、数组遍历的传统方法

Java提供了几种传统的循环结构来遍历数组。这些方法简单直观，是所有Java程序员必须掌握的基础。

2.1 传统 `for` 循环（索引遍历）

这是最常用也是最灵活的数组遍历方式。通过一个计数器变量作为索引，从数组的第一个元素（索引0）开始，逐个访问到最后一个元素（索引`length - 1`）。

优点：
可以访问数组元素的索引，这对于需要知道元素位置的场景非常有用。
可以方便地进行部分遍历，或者从中间开始遍历。
可以在遍历过程中修改数组元素。

缺点：
代码相对冗长。
容易出现“差一错误”（Off-by-one Error），即循环条件写错导致`ArrayIndexOutOfBoundsException`。

public class ForLoopTraversal {
public static void main(String[] args) {
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
("--- 使用传统 for 循环遍历 ---");
for (int i = 0; i < ; i++) {
("索引 " + i + ": " + numbers[i]);
}
// 示例：在遍历过程中修改元素
for (int i = 0; i < ; i++) {
numbers[i] = numbers[i] * 2; // 将每个元素翻倍
}
("--- 修改后数组元素 ---");
for (int i = 0; i < ; i++) {
("索引 " + i + ": " + numbers[i]);
}
}
}

2.2 增强 `for` 循环（`for-each` 循环）

Java 5 引入了增强 `for` 循环，也称为 `for-each` 循环，它专门用于遍历数组和集合中的元素。这种方式更加简洁和易读，特别适用于只需要访问元素值而不需要其索引的场景。

优点：
代码非常简洁，避免了索引管理。
极大地降低了“差一错误”的风险。
提高了代码的可读性。

缺点：
无法获取当前元素的索引。
不能直接通过循环变量修改数组的原始元素（对于基本数据类型，循环变量是元素的副本；对于引用类型，循环变量是引用值的副本，修改副本不会影响原数组中的引用指向，除非修改引用指向的对象内部状态）。

public class ForEachLoopTraversal {
public static void main(String[] args) {
String[] fruits = {"Apple", "Banana", "Cherry"};
("--- 使用增强 for 循环遍历 ---");
for (String fruit : fruits) {
("水果: " + fruit);
}
// 示例：尝试修改元素 (对于基本类型或String类型无效)
int[] scores = {85, 90, 78};
for (int score : scores) {
score = score + 5; // 这只会修改 'score' 变量的副本，不会影响 'scores' 数组
}
("--- 尝试修改后数组元素 (scores未变) ---");
for (int score : scores) {
("分数: " + score); // 仍然是 85, 90, 78
}
// 对于对象数组，可以修改对象内部状态
StringBuilder[] sbArray = {new StringBuilder("A"), new StringBuilder("B")};
for (StringBuilder sb : sbArray) {
("PPEND"); // 修改了sb指向的StringBuilder对象内部
}
("--- 修改对象内部状态后 ---");
for (StringBuilder sb : sbArray) {
(sb); // 输出 APPENDA, BAPPEND
}
}
}

2.3 `while` 和 `do-while` 循环

`while` 和 `do-while` 循环也可以用来遍历数组，但它们在数组遍历中的使用频率远低于 `for` 循环和增强 `for` 循环，因为 `for` 循环更适合管理循环计数器和终止条件。public class WhileLoopTraversal {
public static void main(String[] args) {
double[] prices = {10.5, 20.0, 5.75, 15.2};
int i = 0;
("--- 使用 while 循环遍历 ---");
while (i < ) {
("价格 " + (i + 1) + ": " + prices[i]);
i++;
}
// do-while 循环
("--- 使用 do-while 循环遍历 ---");
int j = 0;
if ( > 0) { // do-while 至少执行一次，需要确保数组非空
do {
("价格 " + (j + 1) + ": " + prices[j]);
j++;
} while (j < );
}
}
}

三、多维数组的遍历

Java支持多维数组，最常见的是二维数组（数组的数组）。遍历多维数组通常需要使用嵌套循环。public class MultiDimensionalArrayTraversal {
public static void main(String[] args) {
int[][] matrix = {
{1, 2, 3},
{4, 5, 6},
{7, 8, 9}
};
("--- 遍历二维数组 (传统 for 循环) ---");
for (int i = 0; i < ; i++) { // 遍历行
for (int j = 0; j < matrix[i].length; j++) { // 遍历列
(matrix[i][j] + " ");
}
(); // 每行结束后换行
}
("--- 遍历二维数组 (增强 for 循环) ---");
for (int[] row : matrix) { // row 是一个一维数组
for (int element : row) { // element 是行中的一个元素
(element + " ");
}
();
}
}
}

四、Java 8+ 的现代遍历方式：Stream API

Java 8 引入的 Stream API 为处理集合和数组数据提供了一种全新的、函数式风格的方式。它允许我们以声明式的方式对数据进行操作，极大地提高了代码的简洁性和表达力。对于数组，我们可以通过 `()` 方法将其转换为流，然后利用流的各种操作进行遍历和处理。

4.1 `()` 与 `forEach()`

这是将数组转换为流并进行遍历的基本方法。`forEach()` 是一个终端操作，用于对流中的每个元素执行指定的操作。import ;
public class StreamTraversal {
public static void main(String[] args) {
int[] numbers = {10, 20, 30, 40, 50};
String[] names = {"Alice", "Bob", "Charlie"};
("--- 使用 Stream API 遍历整型数组 ---");
(numbers)
.forEach(number -> ("数字: " + number));
("--- 使用 Stream API 遍历字符串数组 ---");
(names)
.forEach(name -> ("姓名: " + name));
// 对基本类型数组，Java提供了专门的流类型，如IntStream
("--- 使用 IntStream 遍历整型数组 ---");
(numbers)
.filter(n -> n > 25) // 筛选大于25的数字
.map(n -> n * 10) // 将筛选出的数字乘以10
.forEach(n -> ("处理后的数字: " + n));
}
}

Stream API 不仅可以遍历，还可以进行复杂的链式操作，如过滤（`filter`）、映射（`map`）、排序（`sorted`）、聚合（`reduce`）等，这使得数据处理变得异常强大和灵活。import ;
import ;
public class StreamAdvancedTraversal {
public static void main(String[] args) {
String[] words = {"hello", "world", "java", "stream", "api"};
// 过滤出长度大于4的单词，并转换为大写，然后收集成一个新的List
("--- Stream API 高级操作 ---");
String result = (words)
.filter(w -> () > 4) // 过滤
.map(String::toUpperCase) // 映射为大写
.collect((", ")); // 收集成字符串
("处理结果: " + result); // HELLO, WORLD, STREAM
}
}

五、数组遍历的最佳实践与注意事项