数组拷贝或克隆？看这篇全面解决方案

2024-01-22 17:54:08 浏览数 (1)

哈喽，各位小伙伴们，你们好呀，我是喵手。

  今天我要给大家分享一些自己日常学习到的一些知识点，并以文字的形式跟大家一起交流，互相学习，一个人虽可以走的更快，但一群人可以走的更远。

  我是一名后端开发爱好者，工作日常接触到最多的就是Java语言啦，所以我都尽量抽业余时间把自己所学到所会的，通过文章的形式进行输出，希望以这种方式帮助到更多的初学者或者想入门的小伙伴们，同时也能对自己的技术进行沉淀，加以复盘，查缺补漏。

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前言

  在Java开发中，经常需要对数组进行拷贝或者克隆的操作。这个操作看似简单，但是实际却有很多需要注意的地方。本文将介绍如何正确的对Java数组进行拷贝或者克隆，以及在实际开发中常见的应用场景和优缺点分析。

摘要

  本文主要介绍Java中对数组进行拷贝或者克隆的操作，并针对不同的应用场景给出最佳实践。同时，对拷贝和克隆的优缺点进行了分析和比较，以便读者在实际开发中能够做出正确的选择。

正文

简介

  数组是Java中最基本的数据类型之一，可以存储多个元素并进行高效的访问。数组在Java中是一种引用类型，即数组变量存储的是数组的引用地址，而不是数组本身。因此，对数组进行拷贝或者克隆的操作实际上是对数组引用进行操作，而不是对数组本身进行操作。

  在Java中，对数组进行拷贝或者克隆有多种方法，包括使用System.arraycopy()方法、使用Arrays.copyOf()方法、使用Arrays.copyOfRange()方法、使用clone()方法等。这些方法各有优缺点，需要根据具体的应用场景选择最合适的方法。

源代码解析

使用System.arraycopy()方法

  System.arraycopy()方法是Java中对数组进行拷贝的常用方法。该方法的定义如下：

代码语言：java复制
public static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length)

代码分析：

  该代码是 Java 中的一个方法，名为 arraycopy。该方法的作用是将一个数组中的元素复制到另一个数组中。具体来说，它将源数组（src）从位置 srcPos 开始的 length 个元素复制到目标数组（dest）中从位置 destPos 开始的对应位置上。

  该方法是静态方法，可以直接通过类名调用。它接受 5 个参数：

  1. src：要复制的源数组。
  2. srcPos：源数组中要复制的起始位置。
  3. dest：复制到的目标数组。
  4. destPos：目标数组中要复制到的起始位置。
  5. length：要复制的元素数量。

  注意，源数组和目标数组可以是不同类型的数组，但是复制的元素必须是相同类型的。如果源数组和目标数组重叠，则该方法的行为是不确定的。

  该方法的参数分别表示源数组、源数组起始位置、目标数组、目标数组起始位置以及要复制的元素个数。以下是使用System.arraycopy()方法进行数组拷贝的示例代码：

代码语言：java复制
int[] srcArray = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] destArray = new int[srcArray.length];
System.arraycopy(srcArray, 0, destArray, 0, srcArray.length);

  上述代码中，首先定义了一个源数组srcArray和一个目标数组destArray，并给源数组赋值。接着使用System.arraycopy()方法将源数组中的所有元素复制到目标数组中，最终得到一个与源数组内容相同的目标数组。

代码分析：

  这段代码创建了一个整型数组srcArray并初始化为{1, 2, 3, 4, 5}，然后创建了一个长度相同的整型数组destArray。

  接下来使用System.arraycopy()方法将srcArray的所有元素复制到destArray中，具体来说，System.arraycopy()方法的第一个参数是源数组，第二个参数是源数组的复制起始位置（从0开始），第三个参数是目标数组，第四个参数是目标数组的复制起始位置（从0开始），第五个参数是要复制的元素个数，这里是srcArray.length，即整个数组。

  因此，运行该代码后，srcArray和destArray的值将完全相同。

使用Arrays.copyOf()方法

  Arrays.copyOf()方法是Java中对数组进行拷贝的另一种常用方法。该方法的定义如下：

代码语言：java复制
public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength)

  该方法的第一个参数表示要进行拷贝的原始数组，第二个参数表示拷贝后新数组的长度。以下是使用Arrays.copyOf()方法进行数组拷贝的示例代码：

代码语言：java复制
int[] srcArray = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] destArray = Arrays.copyOf(srcArray, srcArray.length);

  上述代码中，首先定义了一个源数组srcArray和一个目标数组destArray，并给源数组赋值。接着使用Arrays.copyOf()方法将源数组中的所有元素复制到目标数组中，最终得到一个与源数组内容相同的目标数组。

代码分析：

  这段代码的作用是将一个整型数组 srcArray 的所有元素复制到一个新的整型数组 destArray 中，并返回新的数组。具体分析如下：

  1. 首先创建了一个整型数组 srcArray，其中包含 1、2、3、4、5 五个元素。
  2. 然后使用 Arrays 类提供的静态方法 copyOf() 复制 srcArray 数组中的元素到一个新的数组 destArray 中，同时指定复制的长度为 srcArray.length。这意味着 destArray 数组和 srcArray 数组的长度一样。
  3. 最后，将新的数组 destArray 返回。

这段代码是一种对数组进行复制的常用方法，可以用于创建一个原数组的副本，或者创建一个长度相同但内容不同的新数组。注意，这个方法只复制数组的值，而不会影响原数组的值。

使用Arrays.copyOfRange()方法

  Arrays.copyOfRange()方法是Java中对数组进行拷贝的另一种方法。该方法的定义如下：

代码语言：java复制
public static <T> T[] copyOfRange(T[] original, int from, int to)

  该方法的第一个参数表示要进行拷贝的原始数组，第二个参数表示拷贝的起始位置，第三个参数表示拷贝的结束位置（不包含该位置）。以下是使用Arrays.copyOfRange()方法进行数组拷贝的示例代码：

代码语言：java复制
int[] srcArray = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] destArray = Arrays.copyOfRange(srcArray, 0, srcArray.length);

  上述代码中，首先定义了一个源数组srcArray和一个目标数组destArray，并给源数组赋值。接着使用Arrays.copyOfRange()方法将源数组中的所有元素复制到目标数组中，最终得到一个与源数组内容相同的目标数组。

代码分析：

  这段代码创建了一个整数类型的数组srcArray并初始化为{1, 2, 3, 4, 5}。然后使用Arrays.copyOfRange方法复制srcArray的所有元素到一个新的数组destArray中。这个方法的第一个参数是原数组，第二个参数是要复制的起始索引，第三个参数是要复制的结束索引（不包括该索引）。在这种情况下，将所有元素复制到destArray中，因为起始索引为0，结束索引为srcArray.length，所以destArray的内容与srcArray完全相同。

使用clone()方法

  clone()方法是Java中对数组进行克隆的方法。该方法的定义如下：

代码语言：java复制
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

  该方法返回一个与当前数组内容相同的新数组。以下是使用clone()方法进行数组克隆的示例代码：

代码语言：java复制
int[] srcArray = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] destArray = (int[]) srcArray.clone();

  上述代码中，首先定义了一个源数组srcArray和一个目标数组destArray，并给源数组赋值。接着使用clone()方法将源数组克隆到目标数组中，最终得到一个与源数组内容相同的目标数组。

代码分析：

  这段代码创建了一个名为srcArray的整数类型数组，其中包含了1到5的连续数字。接着，使用clone()方法创建了一个名为destArray的新数组，该方法可以复制原始数组的内容并返回一个新的数组对象。由于clone()方法返回的是一个Object类型，因此需要将其强制转换为与原始数组类型相同的int数组类型。由此，srcArray和destArray数组的内容是相同的，但它们实际上是两个独立的数组，对其中一个数组的修改不会影响另一个数组。

应用场景案例

  在Java开发中，对数组进行拷贝或者克隆的应用场景非常多，以下是几个常见的应用场景案例：

对数组进行排序

  在对数组进行排序时，往往需要先对数组进行拷贝，以免对原始数组造成影响。以下是一个使用System.arraycopy()方法对数组进行排序的示例代码：

代码语言：java复制
int[] srcArray = {5, 4, 3, 2, 1};
int[] destArray = new int[srcArray.length];
System.arraycopy(srcArray, 0, destArray, 0, srcArray.length);
Arrays.sort(destArray);

  上述代码中，首先定义了一个源数组srcArray和一个目标数组destArray，并给源数组赋值。接着使用System.arraycopy()方法将源数组中的所有元素复制到目标数组中，最终得到一个与源数组内容相同的目标数组。最后使用Arrays.sort()方法对目标数组进行排序。

代码分析：

  这段代码的作用是将一个包含5个整数的数组srcArray复制到一个新的数组destArray中，并对destArray进行排序。

  具体来说，这里使用了Java中的System类的静态方法arraycopy()，该方法可以将一个数组的内容复制到另一个数组中。这个方法有几个参数：

  • srcArray：表示源数组。
  • 0：表示要复制的srcArray起始位置的下标。
  • destArray：表示目标数组。
  • 0：表示从目标数组的哪个下标位置开始写入。
  • srcArray.length：表示要复制的元素个数，这里即为srcArray中元素的个数。

  这段代码中的arraycopy()方法将srcArray数组中的所有元素复制到了destArray中。

  接下来，使用了Java中的Arrays类的静态方法sort()对destArray进行排序，将它的元素从小到大排列。

  最终，destArray中的元素为{1, 2, 3, 4, 5}，即srcArray中的元素经过排序后的结果。

对数组进行过滤

  在对数组进行过滤时，往往需要先对数组进行拷贝或者克隆，以防止对原始数组造成影响。以下是一个使用Arrays.copyOf()方法对数组进行过滤的示例代码：

代码语言：java复制
package com.example.javase.se.array;

import java.util.Arrays;

/**
 * @Author ms
 * @Date 2023-11-14 21:11
 */
public class ArrayTest6 {

    public static void main(String[] args) {
        int[] srcArray = {1, 2, 3, 4, 5};
        int[] tempArray = Arrays.copyOf(srcArray, srcArray.length);
        int index = 0;
        for (int i = 0; i < srcArray.length; i  ) {
            if (srcArray[i] % 2 == 0) {
                tempArray[index  ] = srcArray[i];
            }
        }
        int[] destArray = Arrays.copyOf(tempArray, index);
        System.out.println(destArray);
    }
}

  上述代码中，首先定义了一个源数组srcArray，一个临时数组tempArray和一个目标数组destArray，并给源数组赋值。接着使用Arrays.copyOf()方法将源数组中的所有元素复制到临时数组中，最终得到一个与源数组内容相同的临时数组。接着使用for循环对源数组进行过滤，将符合条件的元素存储到临时数组中，并记录下存储的位置。最后使用Arrays.copyOf()方法将临时数组中的元素复制到目标数组中，得到最终的过滤结果。

测试结果

  根据如上测试用例，本地测试结果如下，仅供参考，你们也可以自行修改测试用例或者添加更多的测试数据或测试方法，进行熟练学习以此加深理解。

测试代码分析

  根据如上测试用例，在此我给大家进行深入详细的解读一下测试代码，以便于更多的同学能够理解并加深印象。

  该代码定义了一个类ArrayTest6，其中包含了一个main方法。首先定义了一个整型数组srcArray，其中包含了1、2、3、4、5五个元素。然后又定义了一个长度与srcArray相等的整型数组tempArray，使用Arrays类的静态方法copyOf将srcArray复制到tempArray中。接着定义了一个变量index初始化为0，用于记录偶数元素在tempArray中的位置。然后使用for循环遍历srcArray数组中的元素，判断元素是否为偶数，如果是偶数，就将该元素复制到tempArray中，并将index加1。最后使用Arrays类的静态方法copyOf将tempArray数组复制到一个长度为index的新数组destArray中，其中只包含tempArray中的偶数元素。最后输出destArray数组。但是输出的方式是错误的，应该使用Arrays的toString方法输出数组的内容。

优缺点分析

  无论是使用System.arraycopy()方法、Arrays.copyOf()方法、Arrays.copyOfRange()方法还是clone()方法，都有其各自的优缺点。以下是对这些方法的优缺点进行分析：

System.arraycopy()方法

优点：

  • 性能较好，可以快速复制大量数据。
  • 支持复制任意类型的数组。

缺点：

  • 不支持自动扩容，需要手动指定目标数组的大小。

Arrays.copyOf()方法

优点：

  • 简单易用，可以快速实现数组拷贝。
  • 扩容，可以根据需要自动调整目标数组的大小。

缺点：

  • 只能复制同类型的数组。
  • 性能较System.arraycopy()方法略低。

Arrays.copyOfRange()方法

优点：

  • 支持复制任意类型的数组。
  • 可以根据指定的起始位置和结束位置来控制复制的范围。

缺点：

  • 性能较System.arraycopy()方法略低。
  • 不支持自动扩容，需要手动指定目标数组的大小。

clone()方法

优点：

  • 支持复制任意类型的数组。
  • 不需要手动指定目标数组的大小。

缺点：

  • 性能较差，不适用于大量数据的复制。
  • 对于非基本类型的数组需要进行类型转换。

根据以上分析，我们可以得出以下结论：

  • 对于需要复制的数组大小较大、类型相同的情况，使用System.arraycopy()方法可以获得最佳性能表现。
  • 对于需要复制的数组大小较小、类型相同的情况，使用Arrays.copyOf()方法可以获得最佳的代码简洁性。
  • 如果需要复制的数组类型不同，或者需要根据实际情况进行自动扩容，可以选择使用Arrays.copyOfRange()方法。
  • 如果需要克隆的数组类型不同，或者不需要手动指定目标数组的大小，可以选择使用clone()方法。

小结

  Java中对数组进行拷贝或者克隆是非常常见的操作，也是Java开发中不可或缺的一部分。本文介绍了Java中对数组进行拷贝或者克隆的常用方法，包括System.arraycopy()方法、Arrays.copyOf()方法、Arrays.copyOfRange()方法和clone()方法，并根据实际应用场景给出最佳实践。同时，本文对每种方法的优缺点进行了分析，希望读者可以在实际开发中做出正确的选择。

总结

  本文主要介绍了Java中对数组进行拷贝或者克隆的操作方法，包括 System.arraycopy()、Arrays.copyOf()、Arrays.copyOfRange() 和 clone()，并分别针对不同的应用场景给出了最佳实践。此外，还对每种方法的优缺点进行了分析，为读者在实际开发中进行正确选择提供了参考。作者希望通过这篇文章分享自己的学习经验，对初学者或者想入门的小伙伴们提供帮助，同时也自己加深对于数组的理解和运用。最后，也希望读者们能够共同进步，成为更优秀的开发者。

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文末

好啦，以上就是我这期的全部内容，如果有任何疑问，欢迎下方留言哦，咱们下期见。

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学习不分先后，知识不分多少；事无巨细，当以虚心求教；三人行，必有我师焉！！！

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