java arraycopy() 方法 详解

Java System.arraycopy() 方法详解

System.arraycopy() 是 Java 提供的一种高效数组操作方法,用于从一个数组复制部分或全部元素到另一个数组中。它由 java.lang.System 类提供,并直接调用底层的本地代码实现,因此性能非常高。


方法签名

java 复制代码
public static void arraycopy(
    Object src,     // 源数组
    int srcPos,     // 源数组的起始位置
    Object dest,    // 目标数组
    int destPos,    // 目标数组的起始位置
    int length      // 要复制的元素个数
)

参数说明

  1. src

    • 源数组,从中复制数据。
  2. srcPos

    • 源数组的起始位置,表示从哪个索引开始复制(索引从 0 开始)。
  3. dest

    • 目标数组,将数据复制到该数组中。
  4. destPos

    • 目标数组的起始位置,表示将数据粘贴到目标数组的哪个索引位置。
  5. length

    • 要复制的元素个数。

使用规则和注意事项

  1. 类型匹配

    • 源数组和目标数组必须是相同类型或兼容类型
    • 例如:可以从 int[] 复制到 int[],但不能从 int[] 复制到 double[]
  2. 数组边界

    • 确保复制的范围合法,否则会抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException
    • 示例:srcPos + lengthdestPos + length 必须分别小于源数组和目标数组的长度。
  3. 深拷贝 vs 浅拷贝

    • 该方法是浅拷贝:
      • 对于基本类型,直接复制值。
      • 对于引用类型,复制的是引用,而非对象本身。
  4. 异常

    • 如果源或目标数组为 null,会抛出 NullPointerException
    • 如果类型不兼容,会抛出 ArrayStoreException

示例代码

1. 基本用法
java 复制代码
import java.util.Arrays;

public class ArrayCopyExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] source = {1, 2, 3, 4, 5};
        int[] destination = new int[10];

        // 将 source 数组的前 3 个元素复制到 destination,从索引 0 开始粘贴
        System.arraycopy(source, 0, destination, 0, 3);

        System.out.println("Source Array: " + Arrays.toString(source));
        System.out.println("Destination Array: " + Arrays.toString(destination));
    }
}

输出

复制代码
Source Array: [1, 2, 3, 4, 5]
Destination Array: [1, 2, 3, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

2. 复制部分元素
java 复制代码
import java.util.Arrays;

public class PartialCopyExample {
    public static void main(String[] args) {
        String[] source = {"A", "B", "C", "D", "E"};
        String[] destination = new String[5];

        // 将 source 的第 2 和 3 个元素复制到 destination 的索引 1 和 2
        System.arraycopy(source, 1, destination, 1, 2);

        System.out.println("Source Array: " + Arrays.toString(source));
        System.out.println("Destination Array: " + Arrays.toString(destination));
    }
}

输出

复制代码
Source Array: [A, B, C, D, E]
Destination Array: [null, B, C, null, null]

3. 浅拷贝示例
java 复制代码
public class ShallowCopyExample {
    public static void main(String[] args) {
        String[] source = {"A", "B", "C"};
        String[] destination = new String[3];

        // 浅拷贝
        System.arraycopy(source, 0, destination, 0, source.length);

        // 修改源数组中的第一个元素
        source[0] = "X";

        // 源数组和目标数组均受到影响
        System.out.println("Source Array: " + java.util.Arrays.toString(source));
        System.out.println("Destination Array: " + java.util.Arrays.toString(destination));
    }
}

输出

复制代码
Source Array: [X, B, C]
Destination Array: [X, B, C]

解释:由于是浅拷贝,修改源数组的引用会影响目标数组。


4. 合并数组
java 复制代码
import java.util.Arrays;

public class MergeArrayExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = {1, 2, 3};
        int[] array2 = {4, 5, 6};
        int[] mergedArray = new int[array1.length + array2.length];

        // 复制 array1 到 mergedArray 的前部分
        System.arraycopy(array1, 0, mergedArray, 0, array1.length);
        // 复制 array2 到 mergedArray 的后部分
        System.arraycopy(array2, 0, mergedArray, array1.length, array2.length);

        System.out.println("Merged Array: " + Arrays.toString(mergedArray));
    }
}

输出

复制代码
Merged Array: [1, 2, 3, 4, 5, 6]

与其他数组复制方法的对比

1. for 循环
  • 实现:逐个复制每个元素。
  • 优点:更灵活,适用于复杂的复制逻辑。
  • 缺点:性能较低,代码冗长。
2. Arrays.copyOf()
  • 实现:复制整个数组或部分数组,返回一个新数组。
  • 优点:简单易用。
  • 缺点:无法将数据复制到现有数组。

示例:

java 复制代码
int[] source = {1, 2, 3};
int[] destination = Arrays.copyOf(source, source.length);
3. System.arraycopy()
  • 实现:调用本地代码,高效复制。
  • 优点:性能最佳,可将数据复制到现有数组。
  • 缺点:需要明确起始位置和长度,灵活性稍差。

常见异常

  1. ArrayIndexOutOfBoundsException

    • srcPos + length 超过源数组长度,或 destPos + length 超过目标数组长度时。
  2. NullPointerException

    • 如果源数组或目标数组为 null
  3. ArrayStoreException

    • 当源数组和目标数组类型不兼容时。

性能和适用场景

  1. 性能

    • System.arraycopy() 的性能优于手动 for 循环,适用于大规模数组操作。
  2. 适用场景

    • 数组合并。
    • 数组部分复制。
    • 实现队列、栈等数据结构的扩容。

总结

  • System.arraycopy() 是一个高效的数组复制方法,适合对数组内容进行部分或全部复制。
  • 它支持浅拷贝,且要求源数组和目标数组的类型兼容。
  • 在需要处理大量数组数据时,System.arraycopy() 是性能最佳的选择。
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