Java方法之--System.arraycopy方法和Arrays.copyOf()

Posted 2023-02-14 liucw_cn

System.arraycopy方法：如果是数组比较大，那么使用System.arraycopy会比较有优势，因为其使用的是内存复制，省去了大量的数组寻址访问等时间

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

复制指定源数组src到目标数组dest。

复制从src的srcPos索引开始

，复制的个数是length，复制到dest的索引从destPos开始。

1、基本使用

    @Test
    public void testCopy() 
        int[] ids = 1, 2, 3, 4, 5;

        // 1、测试复制到别的数组上
        // 将ids数组的索引从0开始其后5个数，复制到ids2数组的索引从0开始
        int[] ids2 = new int[5];
        System.arraycopy(ids, 0, ids2, 0, 5);
        System.out.println(Arrays.toString(ids2)); // [1, 2, 3, 4, 5]


        // 2、测试自我复制
        System.arraycopy(ids, 0, ids, 3, 2);
        System.out.println(Arrays.toString(ids)); // [1, 2, 3, 1, 2]


        // 3、如果是类型转换问题
        Object[] o1 = 1, 2, 3, 4.5, 6.7;
        Integer[] o2 = new Integer[5];
        try 
            System.arraycopy(o1, 0, o2, 0, o1.length);
         catch (ArrayStoreException ex) 
            // 发生存储转换，部分成功的数据会被复制过去
            System.out.println("拷贝发生异常：数据转换错误，无法存储。");
        
        // 从结果看，前面3个可以复制的数据已经被存储了。剩下的则没有
        System.out.println(Arrays.toString(o2)); // [1, 2, 3, null, null]
    

2、复制后改变复制后的数组

如果是复制一个一维数组，那么改变复制后的数组并不影响原数组。但是如果复制一个二维数组，那么改变其中任何一个数组，那么另一个的值也发生了变化。开始不是很明白，后来上网查了查资料，理解了其中奥妙。

java其实没有二维数组的概念，平常实现的二维数组只是元素是一维数组的一维数组，而数组也是引用类型，继承自Object类。数组是new出来的。这些性质也就导致arraycopy()二维数组时出现的问题。

如果是一维数组，那么元素都是基础类型（如int，double等），使用arraycopy()方法后，是把原数组的值传给了新数组，属于值传递。而如果是二维数组，数组的第一维装的是一个一维数组的引用，第二维里是元素数值。对二维数组应用arraycopy()方法后，第一维的引用被复制给新数组的第一维，也就是两个数组的第一维都指向相同的“那些数组”。而这时改变其中任何一个数组的元素的值，其实都修改了“那些数组”的元素的值，所以原数组和新数组的元素值都一样了。

    @Test
    public void testCopy2()
        int[] s1 = 1, 2, 3, 4, 5;
        int[] s2 = new int[5];
        System.arraycopy(s1, 0, s2, 0, 5);

        System.out.println("This is s1");
        for(int aS1 : s1) 
            System.out.print(aS1 + " , ");
        

        s2[2] = 111;
        System.out.println("\\nThis is s2");
        for(int aS2 : s2) 
            System.out.print(aS2 + " , ");
        
        System.out.println("\\nThis is s1");
        for(int aS1 : s1) 
            System.out.print(aS1 + " , ");
        

        System.out.println("\\n-----------------------");
        //二维数组
        int[][] s3 = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10;
        int[][] s4 = new int[s3.length][s3[0].length];
        System.out.println("This is s3");
        System.arraycopy(s3, 0, s4, 0, s3.length);
        for (int[] aS3 : s3) 
            for (int j = 0; j < s4[0].length; j++) 
                System.out.print(aS3[j] + ",");
            
        

        s4[1][3] = 111;
        System.out.println("\\nThis is s4");
        for (int[] aS4 : s4) 
            for (int j = 0; j < s4[0].length; j++) 
                System.out.print(aS4[j] + ",");
            
        
        System.out.println("\\nThis is s3");
        for (int[] aS3 : s3) 
            for (int j = 0; j < s4[0].length; j++) 
                System.out.print(aS3[j] + ",");
            
        
    

结果：This is s1 ：1 , 2 , 3 , 4 , 5 ,
This is s2 ： 1 , 2 , 111 , 4 , 5 ,
This is s1 ： 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ,
-----------------------
This is s3 ： 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,
This is s4 ： 1,2,3,4,5,6,7,8,111,10,

This is s3 ： 1,2,3,4,5,6,7,8,111,10,

3、Arrays.copyOf()

该方法对于不同的数据类型都有相应的方法重载。

//复杂数据类型
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) 
        T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
            ? (T[]) new Object[newLength]
            : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
        System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                         Math.min(original.length, newLength));
        return copy;
    
public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) 
    return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());

由U类型复制为T类型？
original - 要复制的数组
newLength - 要返回的副本的长度
newType - 要返回的副本的类型

  //基本数据类型（其他类似byte，short···）
   public static int[] copyOf(int[] original, int newLength) 
        int[] copy = new int[newLength];
        System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                         Math.min(original.length, newLength));
        return copy;
    

观察其源代码发现copyOf()，在其内部创建了一个新的数组，然后调用arrayCopy()向其复制内容，返回出去。
总结：
1.copyOf()的实现是用的是arrayCopy();
2.arrayCopy()需要目标数组，对两个数组的内容进行可能不完全的合并操作。
3. copyOf()在内部新建一个数组，调用arrayCopy()将original内容复制到copy中去，并且长度为newLength。返回copy;
4.arraycopy 方法会因为新数组大小比久数组大小小而报IndexOutOfBoundsException;
 copyOf 则不会因此报错，因为copyOf 的返回值是在内部new 好的copy 数组，而该copy 数组new 的大小就等于newLength ，
故即使在客户端指定好了新数组newArray 的大小，接收到返回值后也是指向底层new 出来的数组copy 。换句话说( 也可以因此推出其他的区别) ，在客户端代码中即使不给新数组new 对象，如：String[] newStr = null;那么对于arraycopy 是会报NullPointerException 的错误的，而对于java.util.Arrays 中的copyOf 方法则由于jdk 底层已经new 出了对象而不会报该错误！不过需要特别注意的是：copyOf 方法最后也是调用System.arraycopy 的方法，不过由于前面的准备，异常情况就不会出现了。