Chapter 10. Arrays

---

Quotes:Chạy đua với cuộc sống rất mệt tôi biết. Nhưng trở thành kẻ thất bại thì sẽ khổ.

🔥 1. Giới thiệu về Mảng trong Java

• Mảng (Array) là một tập hợp các phần tử có cùng kiểu dữ liệu và được lưu trữ liên tiếp trong bộ nhớ.

• Mảng có kích thước cố định khi khởi tạo và không thể thay đổi sau đó.

• Mảng trong Java là đối tượng và được quản lý bởi Garbage Collector (GC).

📌 Ví dụ về khai báo mảng:

int[] numbers;  // Khai báo mảng số nguyên
String[] names; // Khai báo mảng chuỗi

🔥 2. Khai báo, Khởi tạo và Truy xuất Mảng

a) Khai báo và khởi tạo mảng

Có 3 cách để khởi tạo mảng trong Java:

1️⃣ Khai báo trước, khởi tạo sau:

int[] arr;       // Khai báo mảng
arr = new int[5]; // Khởi tạo mảng có 5 phần tử

2️⃣ Khai báo và khởi tạo cùng lúc:

int[] arr = new int[5]; // Mảng gồm 5 phần tử mặc định là 0

3️⃣ Khởi tạo bằng danh sách phần tử:

int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5}; // Mảng có giá trị sẵn

b) Truy xuất phần tử trong mảng

• Chỉ số (index) của mảng bắt đầu từ 0.

• Dùng toán tử [] để truy xuất phần tử.

📌 Ví dụ:

int[] numbers = {10, 20, 30, 40, 50};
System.out.println(numbers[0]); // 10
System.out.println(numbers[2]); // 30

⚠ Lỗi phổ biến: Nếu truy xuất ngoài phạm vi (index < 0 hoặc index >= length), Java sẽ ném lỗi ArrayIndexOutOfBoundsException.

System.out.println(numbers[5]); // Lỗi: Index 5 out of bounds

🔥 3. Thuộc tính length của mảng

Dùng array.length để lấy độ dài của mảng.

📌 Ví dụ:

int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
System.out.println(arr.length); // Output: 5

🔥 4. Duyệt mảng (Loop through Arrays)

Có 3 cách để duyệt mảng:

a) Dùng vòng lặp for (Cách truyền thống)

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

for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    System.out.println(arr[i]);
}

**b) Dùng vòng lặp foreach (Enhanced for-loop)

for (int num : arr) {
    System.out.println(num);
}

c) Dùng Arrays.stream() (Java 8+)

import java.util.Arrays;

Arrays.stream(arr).forEach(System.out::println);

🔥 5. Mảng nhiều chiều (Multidimensional Arrays)

Java hỗ trợ mảng 2D, 3D, … (nhiều chiều).

📌 Khai báo mảng 2 chiều:

int[][] matrix = new int[3][3]; // Mảng 3x3 (9 phần tử)

📌 Gán giá trị ban đầu:

int[][] matrix = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9}
};

📌 Truy xuất phần tử trong mảng 2D:

System.out.println(matrix[1][2]); // Output: 6

📌 Duyệt mảng 2D bằng vòng lặp lồng nhau:

for (int i = 0; i < matrix.length; i++) {
    for (int j = 0; j < matrix[i].length; j++) {
        System.out.print(matrix[i][j] + " ");
    }
    System.out.println();
}

🔥 6. Mảng không đối xứng (Jagged Array)

• Mảng không đối xứng là mảng có số phần tử mỗi hàng khác nhau.

📌 Ví dụ:

int[][] jaggedArray = new int[3][]; 
jaggedArray[0] = new int[]{1, 2}; 
jaggedArray[1] = new int[]{3, 4, 5}; 
jaggedArray[2] = new int[]{6};

System.out.println(jaggedArray[1][2]); // Output: 5

🔥 7. Ép kiểu với Mảng

a) Ép kiểu ngầm định

Java tự động chuyển đổi kiểu dữ liệu khi mảng có thể chứa kiểu con của lớp cha.

📌 Ví dụ:

class Animal {}
class Dog extends Animal {}
class Cat extends Animal {}

Animal[] animals = new Dog[5]; // OK vì Dog là Animal

b) Ép kiểu tường minh

Dùng ép kiểu tường minh khi chuyển từ Object[] về kiểu cụ thể.

📌 Ví dụ:

Object[] objArray = new String[]{"Hello", "World"};
String[] strArray = (String[]) objArray; // OK

⚠ Nếu ép kiểu sai, sẽ có lỗi ClassCastException:

Object[] objArray = new Integer[]{1, 2, 3};
String[] strArray = (String[]) objArray; // Lỗi ClassCastException

🔥 8. Mảng và Generics

Java không thể tạo mảng kiểu generic trực tiếp vì không an toàn kiểu (Type Safety).

📌 Lỗi phổ biến khi dùng Generics với mảng:

List<String>[] array = new ArrayList<String>[10]; // Lỗi biên dịch

📌 Cách giải quyết bằng @SuppressWarnings("unchecked"):

@SuppressWarnings("unchecked")
List<String>[] array = (List<String>[]) new ArrayList[10]; // Hợp lệ

🔥 9. Mảng trong java.util.Arrays

Lớp java.util.Arrays hỗ trợ nhiều phương thức tiện ích cho mảng.

📌 Ví dụ về các phương thức phổ biến:

import java.util.Arrays;

int[] numbers = {5, 2, 8, 1, 3};

// Sắp xếp mảng
Arrays.sort(numbers); 
System.out.println(Arrays.toString(numbers)); // [1, 2, 3, 5, 8]

// Tìm kiếm phần tử (mảng phải được sắp xếp trước)
int index = Arrays.binarySearch(numbers, 3);
System.out.println("Found at index: " + index); // Output: 2

// Sao chép mảng
int[] copy = Arrays.copyOf(numbers, numbers.length);
System.out.println(Arrays.toString(copy)); // [1, 2, 3, 5, 8]

🔥 10. Tóm tắt

✅ Mảng là tập hợp các phần tử cùng kiểu dữ liệu. ✅ Dùng array.length để lấy kích thước mảng. ✅ Mảng nhiều chiều được khai báo bằng [][]. ✅ Mảng không đối xứng có số phần tử mỗi hàng khác nhau. ✅ Không thể tạo mảng Generic trực tiếp. ✅ Dùng Arrays để xử lý mảng dễ dàng hơn.

---

BONUS

Mảng trong Java được lưu ở đâu trong bộ nhớ máy tính?

Trong Java, mảng là một đối tượng (Object), vì vậy nó được lưu trữ trên Heap Memory (Bộ nhớ Heap).

💡 Heap Memory là vùng nhớ dành cho các đối tượng trong Java và được quản lý bởi Garbage Collector (GC).

📌 1. Bộ nhớ trong Java

Vùng nhớ	Mô tả
Stack Memory	Lưu trữ biến cục bộ (local variables), con trỏ tham chiếu, dữ liệu của từng thread.
Heap Memory	Chứa đối tượng (Object), bao gồm cả các mảng, được quản lý bởi Garbage Collector.
Method Area	Chứa metadata của class, phương thức tĩnh, biến tĩnh.
PC Register	Lưu trữ địa chỉ lệnh hiện tại của thread.
Native Stack	Dùng cho các lệnh native, thường liên quan đến JNI (Java Native Interface).

📌 2. Cách mảng được lưu trong bộ nhớ

🔹 a) Khi khai báo và khởi tạo mảng

Khi bạn tạo một mảng trong Java, trình biên dịch sẽ cấp phát bộ nhớ trên Heap và lưu một tham chiếu đến nó trong Stack. 📌 Ví dụ 1:

int[] arr = new int[5]; // Khởi tạo mảng có 5 phần tử

📌 Cách lưu trữ trong bộ nhớ:

• arr (tham chiếu) lưu trong Stack.

• Mảng thực tế ({0, 0, 0, 0, 0}) được lưu trên Heap.

📌 Hình minh họa:

Stack                      Heap
--------------------       ------------------
arr (tham chiếu)  --->    [0, 0, 0, 0, 0]

🔹 b) Khi mảng chứa kiểu dữ liệu nguyên thủy (Primitive)

Các kiểu dữ liệu nguyên thủy (int, double, boolean, v.v.) được lưu trực tiếp trên Heap, vì mảng là một đối tượng.

📌 Ví dụ 2:

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

📌 Cách lưu trữ:

• Tham chiếu numbers lưu trên Stack.

• Mảng {1, 2, 3, 4, 5} lưu trên Heap.

Stack                      Heap
--------------------       ------------------
numbers (tham chiếu)  ---> [1, 2, 3, 4, 5]

🔹 c) Khi mảng chứa kiểu dữ liệu tham chiếu (Object)

Nếu mảng chứa các đối tượng (ví dụ String), thì các phần tử trong mảng chỉ chứa tham chiếu đến đối tượng trên Heap, chứ không chứa giá trị thực tế.

📌 Ví dụ 3:

String[] names = {"Alice", "Bob", "Charlie"};

📌 Cách lưu trữ:

• names (tham chiếu) lưu trên Stack.

• Mảng String[] (chứa địa chỉ của từng String) nằm trên Heap.

• Mỗi String cũng là một đối tượng nằm riêng trên Heap.

📌 Hình minh họa:

Stack                      Heap
--------------------       -----------------------------
names (tham chiếu)  --->   [ref1, ref2, ref3] (Mảng)
                          /      |      \
                         v       v       v
                      "Alice"  "Bob"  "Charlie"

🔹 d) Mảng nhiều chiều (Multidimensional Arrays)

Mảng nhiều chiều thực chất là mảng của mảng. Mỗi phần tử trong mảng trỏ đến một mảng khác trên Heap.

📌 Ví dụ 4:

int[][] matrix = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9}
};

📌 Cách lưu trữ:

• matrix (tham chiếu) lưu trên Stack.

• Mảng matrix[0], matrix[1], matrix[2] là các mảng con trên Heap.

• Các giá trị số nguyên được lưu trực tiếp trong các mảng con trên Heap.

Stack                          Heap
--------------------       -----------------------------
matrix (tham chiếu)  --->   [ref1, ref2, ref3] (Mảng chính)
                          /      |      \
                         v       v       v
                     [1, 2, 3] [4, 5, 6] [7, 8, 9] (Mảng con)

📌 3. Garbage Collection và Mảng

Do mảng là đối tượng trên Heap, nó sẽ được Garbage Collector (GC) thu hồi nếu không còn tham chiếu nào trỏ đến nó.

📌 Ví dụ 5:

int[] arr = new int[]{1, 2, 3};
arr = null; // Mảng bị GC thu hồi

Mảng {1, 2, 3} không còn tham chiếu nào → GC sẽ giải phóng bộ nhớ.

📌 4. Tổng kết

✅ Mảng trong Java là đối tượng, được lưu trên Heap. ✅ Biến tham chiếu của mảng nằm trên Stack. ✅ Nếu mảng chứa kiểu nguyên thủy, giá trị lưu trực tiếp trên Heap. ✅ Nếu mảng chứa đối tượng, chỉ lưu tham chiếu đến đối tượng trên Heap. ✅ Mảng nhiều chiều là mảng của mảng, mỗi hàng là một mảng riêng trên Heap. ✅ Mảng sẽ bị thu hồi nếu không còn tham chiếu nào trỏ đến nó (Garbage Collection).