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 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[] copyOf(U[] original, int newLength, Class 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 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[] copyOfRange(U[] original, int from, int to, Class 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。