深入解析Java中的数组复制:System.arraycopy、Arrays.copyOf和Arrays.copyOfRange

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修己xj 发表于 2023/09/10 12:07:55 2023/09/10
【摘要】 当涉及到在Java中处理数组时,有许多方法可供选择,其中一些包括`System.arraycopy()`、`Arrays.copyOf()`和`Arrays.copyOfRange()`。这些方法允许您在不同的数组之间复制数据,但它们之间有一些细微的差异。在本篇博客文章中,我们将深入探讨这些方法,以便您了解何时使用它们以及如何正确使用它们。

当涉及到在Java中处理数组时,有许多方法可供选择,其中一些包括System.arraycopy()Arrays.copyOf()Arrays.copyOfRange()。这些方法允许您在不同的数组之间复制数据,但它们之间有一些细微的差异。在本篇博客文章中,我们将深入探讨这些方法,以便您了解何时使用它们以及如何正确使用它们。

System.arraycopy()

System.arraycopy方法是Java中的本地方法,其实际实现是由Java虚拟机的底层实现提供的。

public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos,
                                    Object dest, int destPos,
                                    int length);

参数说明:

  • src:源数组
  • srcPos:源数组中的起始位置
  • dest:目标数组
  • destPos:目标数组中的起始位置
  • length:要复制的元素个数

System.arraycopy()方法的性能非常高,因为它是由底层代码实现的,并且能够利用硬件的特性来进行快速的数据复制。它通常比使用循环逐个复制数组元素要快得多。

System.arraycopy() 可以用于向上或向下转型,但在使用时要谨慎,确保数据类型兼容性和运行时类型检查。如果数据类型不匹配,虽然可通过编译,但运行时会跑出运行时异常java.lang.ArrayStoreException。最好的做法是尽量避免不必要的类型转换,以保持代码的清晰性和可维护性。

示例:

public static void main(String[] args) {

    String[] strArray = new String[]{"xj1","xj2","xj3","xj4","xj5"};
    String[] strArrayCopy = new String[5];
    System.arraycopy(strArray,0,strArrayCopy,0,3);

    //向下转型
    TestEntity[] testArray = new TestChildEntity[]{new TestChildEntity("xiuji","xj")} ;
    TestChildEntity[] testChildArrayCopy = new TestChildEntity[2];

    System.arraycopy(testArray,0,testChildArrayCopy,0,1);

    System.out.println(Arrays.toString(strArrayCopy));
    System.out.println(Arrays.toString(testChildArrayCopy));
}

运行结果

[xj1, xj2, xj3, null, null]
[TestChildEntity{nickName='xj'name='xiuji'}, null]

Arrays.copyOf()

语法:

不转换类型

copyOf(T[] original, int newLength)

转换类型

copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType)

参数说明:

  • original:要复制的原始数组。
  • newLength:新数组的长度,它可以比原始数组的长度长或短。
  • newType:新数组的类型,是一个Class对象,通常是一个数组类。它用于确定新数组的类型。

源码:

public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
     
    @SuppressWarnings("unchecked")
    T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
        ? (T[]) new Object[newLength]
        : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);这是一个三元条件运算符,
    System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                     Math.min(original.length, newLength));
    return copy;
}
  • @SuppressWarnings("unchecked"):这个注解,用于告诉编译器忽略未经检查的转换警告。因为在这个方法中进行了类型转换,所以使用这个注解来抑制警告。

  • T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class): 这个三元条件运算符,它根据newType的类型创建一个新的数组copy。如果newType是Object[].class,则创建一个Object类型的新数组;否则,使用Array.newInstance()方法创建一个新数组,其类型由newType的组件类型确定。

  • System.arraycopy(original, 0, copy, 0,Math.min(original.length, newLength)): System.arraycopy()方法用于将原始数组的元素复制到新数组中。它的参数包括原始数组、原始数组的起始位置(0表示从第一个元素开始)、目标数组(即新数组)、目标数组的起始位置(0表示从第一个位置开始复制),以及要复制的元素数量,数量由原始数组长度和newLength中较小的那个确定。

示例:

public static void main(String[] args) {

    String[] strArray = new String[]{"xj1","xj2","xj3","xj4","xj5"};
    String[] strArrayCopy = Arrays.copyOf(strArray,8);

    //向下转型
    TestEntity[] testArray = new TestChildEntity[]{new TestChildEntity("xiuji","xj")} ;
    TestChildEntity[] testChildArrayCopy =Arrays.copyOf(testArray,3,TestChildEntity[].class);

    System.out.println(Arrays.toString(strArrayCopy));
    System.out.println(Arrays.toString(testChildArrayCopy));

}

运行结果:

[xj1, xj2, xj3, xj4, xj5, null, null, null]
[TestChildEntity{nickName='xj'name='xiuji'}, null, null]

Arrays.copyOfRange()

语法:

不转换类型

copyOfRange(U[] original, int from, int toe) 

转换类型

copyOfRange(U[] original, int from, int to, Class<? extends T[]> newType) 
  • original:这是要复制元素的原始数组。
  • from:这是要复制的范围的起始索引。
  • to:这是要复制的范围的结束索引(不包括在内)。
  • newType:这是新数组的类型,通常是一个数组类。

源码:

public static <T,U> T[] copyOfRange(U[] original, int from, int to, Class<? extends T[]> newType) {
    int newLength = to - from;
    if (newLength < 0)
        throw new IllegalArgumentException(from + " > " + to);
    @SuppressWarnings("unchecked")
    T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
        ? (T[]) new Object[newLength]
        : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
    System.arraycopy(original, from, copy, 0,
                     Math.min(original.length - from, newLength));
    return copy;
}
  • int newLength = to - from;:此行计算新数组的长度,基于指定的from和to索引。

  • if (newLength < 0) throw new IllegalArgumentException(from + " > " + to);:此行检查newLength是否为负数(即from是否大于to)。如果满足此条件,它将抛出IllegalArgumentException,指示from索引大于to索引。

  • @SuppressWarnings("unchecked"):此注解用于抑制未检查的类型转换警告。

  • T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class) ? (T[]) new Object[newLength] : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
    此行根据指定的newType创建一个新数组copy。它使用反射来创建所需类型的数组。
    如果newType等于Object[].class,则创建一个新的Object数组,其长度为newLength。
    否则,它使用Array.newInstance创建一个新的数组,该数组的组件类型与newType的组件类型相同,长度为newLength。这使您能够创建特定类型的数组。

  • System.arraycopy(original, from, copy, 0, Math.min(original.length - from, newLength));
    此行使用System.arraycopy执行实际的数组复制操作。它将元素从original数组的from索引开始复制到copy数组的0索引开始的位置。要复制的元素数量由Math.min(original.length - from, newLength)确定,确保仅复制指定的范围。

示例:

public static void main(String[] args) {

    String[] strArray = new String[]{"xj1","xj2","xj3","xj4","xj5"};
    String[] strArrayCopy = Arrays.copyOfRange(strArray,2,4);

    //向下转型
    TestEntity[] testArray = new TestChildEntity[]{new TestChildEntity("xiuji","xj")} ;
    TestChildEntity[] testChildArrayCopy =Arrays.copyOfRange(testArray,0,1,TestChildEntity[].class);

    System.out.println(Arrays.toString(strArrayCopy));
    System.out.println(Arrays.toString(testChildArrayCopy));

}

运行结果:

[xj3, xj4]
[TestChildEntity{nickName='xj'name='xiuji'}]

注意事项

在使用数组复制时,需要注意以下几点:

  • 如果新数组的长度小于源数组的长度,那么新数组将截取源数组的前几个元素。

  • 如果源数组中的元素是对象引用,那么新数组中的元素将仍然引用相同的对象,这意味着对新数组的修改可能会影响到源数组。

  • 如果源数组包含基本数据类型(如int、char等),新数组将包含这些基本数据类型的默认值,如0或’\0’

总结

在处理数组时,选择合适的复制方法取决于您的具体需求。以下是一些使用这些方法的一些建议:

  • 如果您需要高效的底层复制操作,并且能够手动计算起始位置和元素数量,那么System.arraycopy可能是一个不错的选择。
  • 如果您想要创建一个新数组,其长度与源数组相同,并且将源数组的内容全部复制到新数组中,那么Arrays.copyOf是一个方便的选择。
  • 如果您需要复制源数组的一部分内容到一个新数组中,那么Arrays.copyOfRange是最适合的。

不管您选择哪种方法,都可以确保在处理数组时能够更加灵活、高效和安全地进行操作。希望本文能够帮助您更好地理解和使用这些数组复制方法。

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