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

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。

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。