本文面向正在学习 JavaScript 的同学，从“数组到底是什么”出发，深入理解数组在内存中的本质、创建方式、动态扩容机制、遍历性能差异，以及它与对象、链表的区别。阅读后，你不仅能熟练使用数组，还能理解其设计背后的逻辑。
一、数据结构的分类
在计算机中，数据结构大致分为两类：线性结构与非线性结构。
1. 线性数据结构
元素之间是一对一的线性关系，常见类型包括：
- 数组（Array） ：最常用、存储连续、访问高效。
- 栈（Stack） ：先进后出（FILO）。
- 队列（Queue） ：先进先出（FIFO）。
- 链表（Linked List） ：节点离散，通过指针相连。
2. 非线性数据结构
元素之间是一对多或多对多的关系，如：
- 树（Tree） ：如二叉树、平衡树。
- 图（Graph） ：节点连接关系更复杂。
本文将重点讲解最常见的线性结构——数组。
二、数组的本质：连续内存与索引访问
从底层角度看，数组是一段连续的内存空间，每个元素占据固定大小的存储单元，通过下标偏移即可直接访问。
const arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6];
执行这行代码后：
- 数组元素
[1, 2, 3, 4, 5, 6]存放在堆内存中； - 栈内存中保存着一个引用地址
arr，指向堆内的实际数据。
因此数组是引用类型，复制时传递的是地址，而非值。
三、数组的创建方式
1. 字面量创建（最常见）
const arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6];
这种方式最直观、最常用，推荐在绝大多数情况下使用。
2. 构造函数创建
const arr1 = new Array(6); // 创建一个长度为 6 的空数组
const arr2 = new Array(6).fill(0); // 创建并用 0 填充
new Array(6) 仅仅是分配了一个长度为 6 的空槽位，并没有真正初始化值；而 fill(0) 则会为每个位置赋初始值。
3. 空数组 + 动态扩容
const arr = [];
arr.push(1);
arr.push(2);
JavaScript 的数组可以动态扩容。当空间不足时，底层会申请一块更大的连续内存，并将原数组内容复制过去。这一过程被称为“搬家”。
动态扩容带来了灵活性，但频繁扩容会造成额外的性能开销。因此：
- 若数据量较小、随机访问频繁，数组是高效的选择；
- 若频繁插入或删除元素，链表更合适。
四、数组的访问与时间复杂度
数组支持通过下标直接访问任意元素：
arr[index]; // O(1)
由于数组内存空间是连续的，CPU 可以直接通过基址加偏移量定位到具体元素，访问效率极高。这是数组的核心优势。
五、数组的遍历方式与性能对比
遍历是数组的基础操作，不同遍历方式在语义、可读性与性能上各有优劣。
1. 计数循环（for）
const arr = new Array(6).fill(0);
const len = arr.length;
for (let i = 0; i < len; i++) {
console.log(arr[i]);
}
特点：
- 性能最佳；
- 没有函数调用栈的开销；
- CPU 对这种循环结构高度优化。
一般在性能要求高的场景（如算法题、大量数据计算）中使用。
2. forEach
const arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6];
arr.forEach((item, index) => {
console.log(item, index);
});
forEach 语义清晰，可读性强，但有几点需要注意：
- 无法使用
break或return中断循环； - 每次调用函数会产生额外的执行开销；
- 性能略低于传统
for。
适用于逻辑简单、以可读性为主的业务场景。
3. map（加工生成新数组）
const arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6];
const newArr = arr.map(item => item + 1);
console.log(newArr);
区别在于：
forEach仅执行函数，不返回结果；map会返回一个经过加工的新数组。
适用于需要对数组进行转换、生成新数组的场景。例如将一组数字全部加一或从对象中提取指定属性。
4. for...of（ES6 推荐写法）
const arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6];
for (let item of arr) {
console.log(item);
}
for...of 是 ES6 提供的语法糖，内部基于迭代器实现，语义上表示“遍历可迭代对象的值”。
优点：
- 语法简洁；
- 可读性强；
- 可以在异步循环（如 async/await）中配合使用。
缺点：
- 无法直接获取下标（可用
entries()方法间接实现）。
5. for...in（不推荐用于数组）
const arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6];
for (let key in arr) {
console.log(key, arr[key]);
}
for...in 是为对象属性设计的。虽然数组也是对象，但使用 for...in 遍历数组会产生以下问题：
- 遍历顺序不一定与索引顺序一致；
- 可能遍历出原型链上的属性；
- 性能较差。
因此，for...in 只适用于普通对象，不推荐用于数组。
六、作用域与闭包：循环中的陷阱
一个常见的例子：
for (let i = 0; i < 10; i++) {
setTimeout(function() {
console.log(i);
}, 1000);
}
输出结果为 0 到 9。
因为 let 声明的变量具有块级作用域，每次循环都会生成独立的词法环境。
若改为 var，则输出全是 10，因为 var 没有块级作用域，所有回调共享同一个 i。
七、总结
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数组的本质是连续的内存空间，通过下标实现 O(1) 访问。
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动态扩容带来灵活性，但会有复制开销。
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不同遍历方式各有优缺点：
for：性能最优；forEach：语义清晰；map：适合生成新数组；for...of：语法现代；for...in：仅适合对象。
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作用域与闭包是遍历异步时常见的陷阱，应注意
var与let的区别。
掌握这些内容后，你就能从原理层面理解数组的运行方式，不再只是“会用”，而是“知其所以然”。这也是理解更复杂数据结构（如链表、树、哈希表）的基础。
