由淺到深帶你詳談Java實現(xiàn)數(shù)組擴容的三種方式

更新時間：2023年06月05日 11:12:33 作者：程序yang

這篇文章主要詳細介紹了Java實現(xiàn)數(shù)組擴容的三種方式，新建一個數(shù)組，把原來數(shù)組的內(nèi)容搬到新數(shù)組中，使用system.arraycopy()，使用java.util.Arrays.copyOf()這三種方式，具有一定的參考價值，需要的朋友可以借鑒一下

1.新建一個數(shù)組，把原來數(shù)組的內(nèi)容搬到新數(shù)組中。

這種方法實現(xiàn)的思路是：先新建一個數(shù)組（前提條件是長度得比原來的長），然后把原來數(shù)組的內(nèi)容搬到新數(shù)組中.

案例分析：

public static void main(String[] args) {
	// 利用函數(shù)的方法進行數(shù)組的擴充
	// 定義一個小型的數(shù)組
	int[] a = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	// 調(diào)用擴容函數(shù)
	a= expand1(a);
	// 測試是否擴容完成，輸出此時數(shù)組a中的值
	for (int i = 0; i < a.length; i++) {
		System.out.println("數(shù)組元素:" + a[i]);
	}
}
// 擴容函數(shù)1，
public static int[] expand1(int a[]) {
	// 定義一個新數(shù)組b，并為其賦值長度為數(shù)組a的二倍
	int b[] = new int[a.length * 2];
	// 將數(shù)組a的元素循環(huán)遍歷到數(shù)組b中
	for (int i = 0; i < a.length; i++) {
		b[i] = a[i];
	}
	System.out.println("數(shù)組擴容方法1:" + Arrays.toString(b));
	return b;
}

輸出結(jié)果：

數(shù)組擴容方法1:[1, 2, 3, 4, 5, 0, 0, 0, 0, 0]
數(shù)組元素:1
數(shù)組元素:2
數(shù)組元素:3
數(shù)組元素:4
數(shù)組元素:5
數(shù)組元素:0
數(shù)組元素:0
數(shù)組元素:0
數(shù)組元素:0
數(shù)組元素:0

2.使用system.arraycopy()

常用作數(shù)組的擴容，如ArrayList底層數(shù)組的擴容

方法解析：

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

通過上面的源碼可以看到，arraycopy它是一個靜態(tài)本地方法，由虛擬機實現(xiàn)，效率自然比用java一個個復制高。

將指定源數(shù)組中的數(shù)組從指定位置開始復制到目標數(shù)組的指定位置。陣列組件的一個子序列被從通過引用的源陣列復制src被引用的目標陣列dest 。復制的組件數(shù)等于length參數(shù)。在位置的部件srcPos通過srcPos+length-1源陣列中的被復制到的位置destPos通過destPos+length-1分別，目的地陣列。

大白話總結(jié)：
從源數(shù)組src取元素，范圍為下標srcPos到srcPos+length-1，取出共length個元素，存放到目標數(shù)組中，存放位置為下標destPos到destPos+length-1。簡單說，就是數(shù)組間的復制。

參數(shù)解釋：

src 源數(shù)組；
srcPos 源數(shù)組中的起始位置；
dest 目標數(shù)組；
destPos 目標數(shù)組中的起始位置；
length 要復制的數(shù)組元素的數(shù)量

注意事項：

1.若src和dest參數(shù)引用相同的數(shù)組對象，則執(zhí)行復制，就好像位置 srcPos 到 srcPos + length - 1 的組件首次復制到具有 length 組件的臨時數(shù)組，然后臨時數(shù)組的內(nèi)容被復制到位置 destPos 通過目標數(shù)組的 destPos + length - 1 。
2.若 src 是 null ，則拋java.lang.NullPointerException異常，并且不修改目標陣列。案例演示如下：

public static void main(String[] args) {
	int[] src = { 1, 2, 3, 4 };
	int[] dest = null;
	System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 4);//拋異常：java.lang.NullPointerException
	for (Object o : dest) {
		System.out.println(o);
	}
}

解析：
src源數(shù)組共有4個元素，索引是0-3，
dest目標數(shù)組為null，
當執(zhí)行System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 4);時，
第一步：由于dest為null，arraycopy方法檢查到null操作，所以就會拋空指針異常。（如果你想深入理解，可以去了解一下arraycopy的底層源碼。）

3.srcPos 的設置主要看 destPos 和 length ，若 srcPos 該位置往后的元素少于要復制的數(shù)組元素的數(shù)量（即 srcPos + length 的長度已經(jīng)超過源數(shù)組元素的數(shù)量/個數(shù)，不是長度/索引；或者 destPos + length 的長度已經(jīng)超過目標數(shù)組元素的數(shù)量/個數(shù)，不是長度/索引；），則會拋java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException異常。案例演示如下：

//src.length < srcPos + length
public static void main(String[] args) {
	String[] src = { "aa", "bb", "cc", "dd" };
	String[] dest = new String[] { "a", "b", "c", "d", "e" };
	System.arraycopy(src, 1, dest, 1, 4);//拋異常java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
	for (Object o : dest) {
		System.out.println(o);
	}
}

解析：
src源數(shù)組共有4個元素，索引是0-3，
dest目標數(shù)組共有5個元素，索引是0-4，
當執(zhí)行System.arraycopy(src, 1, dest, 1, 4);時，
第一步：srcPos為1，即從源數(shù)組（src）中，從下標1開始取，
第二步：length為4，即取4個元素，也就是src[1]-src[4]，即從“bb”之后要取4個元素，這時源數(shù)組（src）只有“bb”、“cc”、“dd” 3個元素，明顯不夠4個元素，所以就會拋數(shù)組索引越界異常。

//dest.length < destPos + length
public static void main(String[] args) {
	String[] src = { "aa", "bb", "cc", "dd" };
	String[] dest = new String[] { "a", "b", "c", "d", "e" };
	System.arraycopy(src, 0, dest, 2, 4);//拋異常java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
	for (Object o : dest) {
		System.out.println(o);
	}
}

解析：
src源數(shù)組共有4個元素，索引是0-3，
dest目標數(shù)組共有5個元素，索引是0-4，
當執(zhí)行System.arraycopy(src, 0, dest, 2, 4);時，
第一步：srcPos為0，即從源數(shù)組（src）中，從下標0開始取，
第二步：length為4，即取4個元素，也就是src[0]-src[3]，即從“aa”之后要取4個元素；分別是“aa”、“bb”、“cc”、“dd” 4個元素
第三步：把從源數(shù)組（src）取出的數(shù)（“aa”、“bb”、“cc”、“dd” 4個元素），按順序，存放到目標數(shù)組（dest）中，從下標2開始存，存4個，也就是dest[2]-dest[5]，由于dest目標數(shù)組最大索引為4，只能存放“aa”、“bb”、“cc”，存不下“dd”，即不夠容量存放4個數(shù)，所以就會拋數(shù)組索引越界異常。

4.若 dest 是 null ，則拋java.lang.NullPointerException異常，同上/參考2。
5.destPos 的設置主要看 srcPos 和 length ，若 destPos 該位置容納不下要復制的數(shù)組元素（即 destPos + length 的長度已經(jīng)超過目標數(shù)組元素的數(shù)量/個數(shù)，不是長度/索引；或者 srcPos + length 的長度已經(jīng)超過源數(shù)組元素的數(shù)量/個數(shù)，不是長度/索引；），則會拋java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException異常。同上/參考3。
6.length 的設置主要看 srcPos 和 destPos，若 length 超出源數(shù)組中的起始位置之后的元素數(shù)量（即 srcPos 往后的元素數(shù)量/個數(shù)，不是長度/索引）或者 length 超出目標數(shù)組中的起始位置的元素數(shù)量（即 destPos 往后的元素數(shù)量/個數(shù)，不是長度/索引），則會拋java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException異常。

// length > srcPos.length - srcPos[index]
public static void main(String[] args) {
	String[] src = { "aa", "bb", "cc", "dd" };
	String[] dest = new String[] { "a", "b", "c", "d", "e" };
	System.arraycopy(src, 2, dest, 2, 3);// 拋異常java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
	for (Object o : dest) {
		System.out.println(o);
	}
}

解析：
src源數(shù)組共有4個元素，索引是0-3，
dest目標數(shù)組共有5個元素，索引是0-4，
當執(zhí)行System.arraycopy(src, 2, dest, 2, 3);時，
第一步：srcPos為2，即從源數(shù)組（src）中，從下標2開始取，
第二步：length為3，即取3個元素，也就是src[2]-src[4]，即從“cc”之后要取3個元素，這時源數(shù)組（src）只有“cc”、“dd” 2個元素，明顯不夠3個元素，所以就會拋數(shù)組索引越界異常。

// length > destPos.length - destPos[index]
public static void main(String[] args) {
	String[] src = { "aa", "bb", "cc", "dd" };
	String[] dest = new String[] { "a", "b", "c", "d", "e" };
	System.arraycopy(src, 2, dest, 4, 2);// 拋異常java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
	for (Object o : dest) {
		System.out.println(o);
	}
}

解析：
src源數(shù)組共有4個元素，索引是0-3，
dest目標數(shù)組共有5個元素，索引是0-4，
當執(zhí)行System.arraycopy(src, 2, dest, 4, 2);時，
第一步：srcPos為2，即從源數(shù)組（src）中，從下標2開始取，
第二步：length為2，即取2個元素，也就是src[2]-src[3]，即從“cc”之后要取2個元素，分別是“cc”、“dd” 2個元素；
第三步：把從源數(shù)組（src）取出的數(shù)（“cc”、“dd” 2個元素），按順序，存放到目標數(shù)組（dest）中，從下標4開始存，存2個，也就是dest[4]-dest[5]，由于dest目標數(shù)組最大索引為4，只能存放“cc”，存不下“dd”，即不夠容量存放2個數(shù)，所以就會拋數(shù)組索引越界異常。

7.當srcPos 、destPos 和 length 任意一個參數(shù)小于0時，則會拋java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException異常。

//srcPos < 0 || destPos < 0 || length < 0
public static void main(String[] args) {
	String[] src = { "aa", "bb", "cc", "dd" };
	String[] dest = new String[] { "a", "b", "c", "d", "e" };
	System.arraycopy(src, -1, dest, 1, 1);//拋異常java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
	for (Object o : dest) {
		System.out.println(o);
	}
}

解析：
src源數(shù)組共有04個元素，索引是0-3，
dest目標數(shù)組共有5個元素，索引是0-4，
當執(zhí)行System.arraycopy(src, -1, dest, 1, 1);時，
第一步：srcPos為-1，不在索引0-3范圍內(nèi)，所以就會拋數(shù)組索引越界異常。

??補充點：

8.當源數(shù)組和目標數(shù)組兩組數(shù)據(jù)的元素類型不匹配時，則會拋java.lang.ArrayStoreException異常，并且不修改目標數(shù)組。

public static void main(String[] args) {
	int[] src = { 1, 2, 3, 4 };
	Object[] dest = new Object[3];
	System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 3);//拋異常java.lang.ArrayStoreException
	for (Object o : dest) {
		System.out.println(o);
	}
}

或

public static void main(String[] args) {
	Object[] src = { 1, 2, 3, 4 };
	int[] dest = new int[3];
	System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 3);// 拋異常java.lang.ArrayStoreException
	for (Object o : dest) {
		System.out.println(o);
	}
}

若源數(shù)組src的元素為目標數(shù)組dest的元素的子類時，是可以復制的，特殊地，如int不是Object的子類（或者說，不存在繼承的概念），所以，上述代碼中，如果把int[] src = {1, 2, 3, 4};改為Integer[] src = {1, 2, 3, 4};，是不會報錯的。

public static void main(String[] args) {
	Integer[] src = { 1, 2, 3, 4 };
	Object[] dest = new Object[3];
	System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 3);
	for (Object o : dest) {
		System.out.println(o);
	}
}

輸出結(jié)果：

1
2
3

或

public static void main(String[] args) {
	Object[] src = { 1, 2, 3, 4 };
	Integer[] dest = new Integer[3];
	System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 3);
	for (Object o : dest) {
		System.out.println(o);
	}
}

輸出結(jié)果：

1
2
3

總結(jié)：

拋java.lang.ArrayStoreException異常（由于類型不匹配， src陣列中的元素無法存儲到 dest陣列中），常見的就是：

src參數(shù)引用的對象不是數(shù)組。
dest參數(shù)引用的對象不是數(shù)組。
src參數(shù)和dest參數(shù)引用其組件類型為不同基元類型的數(shù)組。
src參數(shù)引用具有基本組件類型的數(shù)組，而dest參數(shù)引用具有引用組件類型的數(shù)組。
src參數(shù)引用具有引用組件類型的數(shù)組，而dest參數(shù)引用具有基本組件類型的數(shù)組。

拋java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException異常（如果復制會導致訪問數(shù)組邊界外的數(shù)據(jù)），常見的就是：

srcPos論點是否定的。
destPos參數(shù)為負數(shù)。
length參數(shù)為負數(shù)。
srcPos+length大于src.length ，源數(shù)組的長度。
destPos+length大于dest.length ，目標數(shù)組的長度。

拋java.lang.NullPointerException異常，常見的就是：

src或 dest 是 null 。

案例分析：

public static void main(String[] args) {
	// 利用函數(shù)的方法進行數(shù)組的擴充
	// 定義一個小型的數(shù)組
	int[] a = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	// 調(diào)用擴容函數(shù)
	a= expand2(a);
	// 測試是否擴容完成，輸出此時數(shù)組a中的值
	for (int i = 0; i < a.length; i++) {
		System.out.println("數(shù)組元素:" + a[i]);
	}
}
// 數(shù)組擴容方法2，利用系統(tǒng)函數(shù)arraycopy進行擴容
public static int[] expand2(int a[]) {
	int[] b = new int[a.length * 2];
	// 系統(tǒng)函數(shù)進行擴容，將a[]的值賦值到b[]中，共a.length個長度。
	System.arraycopy(a, 0, b, 0, a.length);
	System.out.println("數(shù)組擴容方法2:" + Arrays.toString(b));
	return b;
}

輸出結(jié)果：

數(shù)組擴容方法2:[1, 2, 3, 4, 5, 0, 0, 0, 0, 0]
數(shù)組元素:1
數(shù)組元素:2
數(shù)組元素:3
數(shù)組元素:4
數(shù)組元素:5
數(shù)組元素:0
數(shù)組元素:0
數(shù)組元素:0
數(shù)組元素:0
數(shù)組元素:0

3.使用java.util.Arrays.copyOf()

方法解析：

Arrays.copyof是用于數(shù)組進行復制時常使用的方法，本身在Arrays類里面，而之所以能這么使用而不用創(chuàng)建對象在于該方法本身由static修飾，被static修飾的方法可以在該類創(chuàng)建對象前載入jvm。

Arrays.copyof有眾多的重載方法，以最典型的Arrays.copyOf(srcArray, length);為例進行分析，源碼如下：

public static long[] copyOf(long[] original, int newLength) {
    long[] copy = new long[newLength];
    System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength));
    return copy;
}

通過上面的代碼可以看出，其本質(zhì)是調(diào)用了System.arraycopy方法。

1.先產(chǎn)生一個新的數(shù)組
2.調(diào)用arraycopy方法
3.返回產(chǎn)生的新數(shù)組

參數(shù)解釋：

original 源數(shù)組
newLength 新擴容長度

注意事項：

當我們將原來的數(shù)組進行擴容的時候，調(diào)用該方法產(chǎn)生了一個新的數(shù)組，而將擴容后的數(shù)組賦值給原來的數(shù)組的時候，原數(shù)組指向新產(chǎn)生的數(shù)組，但其原數(shù)組的內(nèi)容依然在內(nèi)存中，等待jvm回收，在這段時間中其實是造成了內(nèi)存的浪費，所以使用該方法盡管簡便，實際上有一定的不足。

案例分析：

public static void main(String[] args) {
	// 利用函數(shù)的方法進行數(shù)組的擴充
	// 定義一個小型的數(shù)組
	int[] a = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	// 調(diào)用擴容函數(shù)
	a= expand3(a);
	// 測試是否擴容完成，輸出此時數(shù)組a中的值
	for (int i = 0; i < a.length; i++) {
		System.out.println("數(shù)組元素:" + a[i]);
	}
}
// 數(shù)組擴容方法3，利用系統(tǒng)函數(shù)copyOf進行擴容
public static int[] expand3(int a[]) {
	int[] b = java.util.Arrays.copyOf(a, a.length * 2);
	System.out.println("數(shù)組擴容方法3:" + Arrays.toString(b));
	return b;
}

輸出結(jié)果：

數(shù)組擴容方法3:[1, 2, 3, 4, 5, 0, 0, 0, 0, 0]
數(shù)組元素:1
數(shù)組元素:2
數(shù)組元素:3
數(shù)組元素:4
數(shù)組元素:5
數(shù)組元素:0
數(shù)組元素:0
數(shù)組元素:0
數(shù)組元素:0
數(shù)組元素:0

Java數(shù)組擴容的原理：