Javaの配列はどのように機能しますか?

Question

Accepted Answer

**配列**は、**同じ型**の要素の固定サイズの順序付きコレクションであり、メモリに連続して格納されます。配列は基本的ですが、サイズが固定されているため、動的コレクションには`ArrayList`を使用することが多いです。 ## 配列の宣言と作成 ```java int[] nums = new int[5]; // size 5, default-initialized to 0 int[] nums2 = {1, 2, 3, 4, 5}; // declare + initialize with values String[] names = new String[3]; // objects default to null nums[0] = 10; // set by index (0-based) int x = nums[0]; // get by index nums.length; // 5 — the size (a field, NOT a method!) ``` 配列は作成時に設定された**固定サイズ**を持ちます。配列のサイズは変更できません。要素はタイプに適したデフォルト値(`0`、`0.0`、`false`、`null`)に初期化されます。 ## よくある落とし穴: lengthはフィールド ```java nums.length; // ✅ array — a field (no parentheses) str.length(); // ✅ String — a method (parentheses) list.size(); // ✅ collection — a method ``` 配列の`length`はフィールドです。Stringの`length()`とコレクションの`size()`はメソッドです。これは混乱しやすいポイントです。 ## 境界チェック ```java int[] arr = {1, 2, 3}; arr[5]; // ❌ ArrayIndexOutOfBoundsException — Java checks bounds at runtime ``` Javaは範囲外アクセスで例外をスローします(Cのような未定義動作ではなく)。より安全ですが、`0`から`length-1`の範囲内に留まる必要があります。 ## イテレーション ```java // enhanced for-each (when you don't need the index) for (int n : nums) { System.out.println(n); } // traditional for (when you need the index) for (int i = 0; i < nums.length; i++) { nums[i] *= 2; } ``` ## 多次元配列 ```java int[][] matrix = {{1, 2}, {3, 4}}; // array of arrays matrix[0][1]; // 2 ``` ## 配列 vs ArrayList — どちらを使うか ```text Array → fixed size, slightly faster, can hold primitives directly (int[]) ArrayList → DYNAMIC size (grow/shrink), rich methods (add/remove/contains), but holds objects only (Integer, not int) ``` ```java List list = new ArrayList<>(); list.add(1); // grows dynamically — no fixed size list.remove(0); ``` 固定サイズ、パフォーマンスに敏感、またはプリミティブデータの場合は通常の配列を使用します。サイズが変わる場合や便利な操作が必要な場合は`ArrayList`を使用します。 ## なぜ重要なのか配列はJavaの基本的なデータ構造です。高速で、メモリ効率が良く、連続したストレージを直接使用し、多くのコレクション(`ArrayList`は配列をラップ)の基となります。それらの固定サイズの性質、0ベースのインデックス、実行時の境界チェック、`length`フィールド(対メソッド)の落とし穴、特に**配列 vs ArrayList**をいつ使うか(固定/プリミティブ/高速対動的/便利)を理解することは不可欠です。配列はアルゴリズムとパフォーマンスクリティカルなコードに常に現れ、その制限(リサイズできない)を理解することで、動的コレクションが存在し、通常は一般的な用途で推奨される理由が説明されます。