本教程探讨在Java中高效管理二维数组元素坐标的方法。通过引入Java 16及更高版本提供的记录（Record）类型，我们能够以简洁、不可变且类型安全的方式封装行索引和列索引，从而提升代码的可读性和维护性。文章将详细介绍记录的定义、实例化、集合管理以及如何利用其自动生成的访问器来访问二维数组中的特定元素。
引言：二维数组坐标的挑战
在Java等编程语言中处理二维数组时，我们经常需要引用特定元素的坐标，例如 arr[rowIndex][columnIndex]。当需要处理单个坐标或一组坐标时，传统方法可能会使用两个独立的 int 变量（如 int x, int y）来表示。然而，这种方式在管理多个坐标对时，容易导致数据分散、可读性下降，并且缺乏类型安全性。例如，如果一个方法需要接收一个坐标，它可能需要两个 int 参数，这使得接口不够简洁。
为了解决这些问题，最佳实践是创建一个专门的类来封装这些相关的坐标信息，将其视为一个单一的、有意义的实体。Java 16引入的记录（Record）类型为实现这一目标提供了极佳的解决方案。
使用Java记录（Record）封装坐标
Java记录是一种特殊类型的类，旨在作为透明且不可变的数据载体。它们极大地简化了数据类的创建，编译器会自动为记录生成构造函数、访问器方法（getter）、equals()、hashCode() 和 toString() 方法。这使得记录成为封装二维数组坐标的理想选择。
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1. 定义 MatrixCoordinate 记录
我们可以定义一个名为 MatrixCoordinate 的记录，用于封装二维数组的行索引和列索引。
record MatrixCoordinate(int rowIndex, int columnIndex) { }在这个定义中：
- record 关键字表明这是一个记录类型。
- MatrixCoordinate 是记录的名称。
- (int rowIndex, int columnIndex) 是记录的组件列表，它们将成为记录的字段，并自动生成相应的访问器。
2. 实例化 MatrixCoordinate 对象
实例化记录与实例化普通类一样简单。由于编译器自动生成了带所有组件的构造函数，我们可以直接传入相应的索引值。
// 创建一个表示 [1][2] 坐标的 MatrixCoordinate 对象 MatrixCoordinate mc = new MatrixCoordinate(1, 2);
3. 收集多个坐标对象
当需要处理多个二维数组坐标时，可以将 MatrixCoordinate 对象存储在集合中，例如 List。这使得坐标的管理和迭代变得非常方便和清晰。
import java.util.List; // 创建一个包含多个坐标的列表 Listcoordinates = List.of( new MatrixCoordinate(1, 2), // 对应 [1][2] new MatrixCoordinate(0, 1) // 对应 [0][1] );
4. 访问坐标组件
记录的组件会自动生成同名的访问器方法。例如，rowIndex 组件会有一个 rowIndex() 方法，columnIndex 组件会有一个 columnIndex() 方法。通过这些方法，我们可以轻松地获取坐标的各个部分。
// 假设 mc 是 MatrixCoordinate 对象 int row = mc.rowIndex(); // 获取行索引 int col = mc.columnIndex(); // 获取列索引
完整示例：访问二维数组元素
以下是一个完整的Java程序示例，演示如何使用 MatrixCoordinate 记录来管理和访问二维数组中的元素。
package work.basil.example.recs;
import java.util.List;
public class ArrayCoordinateDemo {
public static void main(String[] args) {
// 1. 定义 MatrixCoordinate 记录
// 注意：在Java 16+中，记录可以在方法内部定义，但通常建议在类级别定义以提高可重用性。
// 为了演示方便，这里沿用原始示例的风格。
record MatrixCoordinate(int rowIndex, int columnIndex) { }
// 2. 准备一个二维数组
int[][] arr = {
{1, 2, 3},
{4, 5, 6}, // 注意：这里将原始示例的3改为了5，以避免混淆
{7, 8, 9}
};
// 3. 准备一组需要访问的坐标
List coordinates =
List.of(
new MatrixCoordinate(1, 2), // 访问 arr[1][2]，值为 6
new MatrixCoordinate(0, 1) // 访问 arr[0][1]，值为 2
);
// 4. 遍历坐标列表，访问二维数组中的元素
System.out.println("访问二维数组元素：");
for (MatrixCoordinate coordinate : coordinates) {
int elementValue = arr[coordinate.rowIndex()][coordinate.columnIndex()];
System.out.println("坐标 " + coordinate + " 对应的值为: " + elementValue);
}
}
} 运行结果：
访问二维数组元素： MatrixCoordinate[rowIndex=1, columnIndex=2] 对应的值为: 6 MatrixCoordinate[rowIndex=0, columnIndex=1] 对应的值为: 2
注意事项与最佳实践
- 不可变性： 记录是不可变的，这意味着一旦创建，其组件的值就不能更改。这对于表示坐标这类固定数据非常有利，可以避免意外修改，提高程序的健壮性。
- 可读性与维护性： 使用 MatrixCoordinate 记录替代分散的 int x, int y 变量，显著提高了代码的可读性。当代码中出现 MatrixCoordinate 对象时，其意图（表示一个二维数组坐标）一目了然。同时，集中管理坐标数据也简化了代码的维护。
- 类型安全： 记录提供了更好的类型安全。方法可以明确地要求 MatrixCoordinate 类型的参数，而不是两个可能被误用的 int 参数。
- 适用场景： 记录特别适用于那些主要用于存储数据，且行为（方法）较少的类。除了坐标，它们还可以用于表示数据库记录、配置项、简单的数据传输对象（DTO）等。
- Java 版本要求： 记录是Java 16及更高版本引入的特性。如果您的项目使用旧版本的Java，则需要手动创建一个普通类，并实现构造函数、getter、equals()、hashCode() 和 toString() 方法来达到类似的效果。
总结
通过本教程，我们学习了如何利用Java 16引入的记录（Record）特性，以一种优雅、高效且类型安全的方式管理二维数组的坐标。将行索引和列索引封装到 MatrixCoordinate 记录中，不仅提升了代码的可读性和维护性，也使得处理和传递坐标数据变得更加简洁和可靠。在设计需要频繁操作或传递坐标信息的系统时，采用记录无疑是一个值得推荐的现代Java编程实践。
