由浅到深带你详谈Java实现数组扩容的三种方式【建议收藏】

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• • 1.新建一个数组，把原来数组的内容搬到新数组中。
  • 2.使用system.arraycopy()
  • 3.使用java.util.Arrays.copyOf()

1.新建一个数组，把原来数组的内容搬到新数组中。

  这种方法实现的思路是：先新建一个数组（前提条件是长度得比原来的长），然后把原来数组的内容搬到新数组中.

案例分析：

public static void main(String[] args) {// 利用函数的方法进行数组的扩充// 定义一个小型的数组int[] a = { 1, 2, 3, 4, 5 };// 调用扩容函数a= expand1(a);// 测试是否扩容完成，输出此时数组a中的值for (int i = 0; i < a.length; i++) {System.out.println("数组元素:" + a[i]);}}// 扩容函数1，public static int[] expand1(int a[]) {// 定义一个新数组b，并为其赋值长度为数组a的二倍int b[] = new int[a.length * 2];// 将数组a的元素循环遍历到数组b中for (int i = 0; i < a.length; i++) {b[i] = a[i];}System.out.println("数组扩容方法1:" + Arrays.toString(b));return b;}

输出结果：

数组扩容方法1:[1, 2, 3, 4, 5, 0, 0, 0, 0, 0]
数组元素:1
数组元素:2
数组元素:3
数组元素:4
数组元素:5
数组元素:0
数组元素:0
数组元素:0
数组元素:0
数组元素:0

2.使用system.arraycopy()

常用作数组的扩容，如ArrayList底层数组的扩容

方法解析：

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

  通过上面的源码可以看到，arraycopy它是一个静态本地方法，由虚拟机实现，效率自然比用java一个个复制高。

  将指定源数组中的数组从指定位置开始复制到目标数组的指定位置。 阵列组件的一个子序列被从通过引用的源阵列复制src被引用的目标阵列dest 。 复制的组件数等于length参数。 在位置的部件srcPos通过srcPos+length-1源阵列中的被复制到的位置destPos通过destPos+length-1分别，目的地阵列。

大白话总结：
  从源数组src取元素，范围为下标srcPos到srcPos+length-1，取出共length个元素，存放到目标数组中，存放位置为下标destPos到destPos+length-1。简单说，就是数组间的复制。

参数解释：

• 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 要复制的数组元素的数量

注意事项：

• 1.若src和dest参数引用相同的数组对象，则执行复制，就好像位置 srcPos 到 srcPos + length - 1 的组件首次复制到具有 length 组件的临时数组，然后临时数组的内容被复制到位置 destPos 通过目标数组的 destPos + length - 1 。
• 2.若 src 是 null ，则抛java.lang.NullPointerException异常，并且不修改目标阵列。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);//抛异常：java.lang.NullPointerExceptionfor (Object o : dest) {System.out.println(o);}}

解析：
src源数组共有4个元素，索引是0-3，
dest目标数组为null，
当执行System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 4);时，
第一步：由于dest为null，arraycopy方法检查到null操作，所以就会抛空指针异常。（如果你想深入理解，可以去了解一下arraycopy的底层源码。）

• 3.srcPos 的设置主要看 destPos 和 length ，若 srcPos 该位置往后的元素少于要复制的数组元素的数量（即 srcPos + length 的长度已经超过源数组元素的数量/个数，不是长度/索引；或者 destPos + length 的长度已经超过目标数组元素的数量/个数，不是长度/索引；），则会抛java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException异常。案例演示如下：

//src.length < srcPos + lengthpublic 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);//抛异常java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsExceptionfor (Object o : dest) {System.out.println(o);}}

解析：
src源数组共有4个元素，索引是0-3，
dest目标数组共有5个元素，索引是0-4，
当执行System.arraycopy(src, 1, dest, 1, 4);时，
第一步：srcPos为1，即从源数组（src）中，从下标1开始取，
第二步：length为4，即取4个元素，也就是src[1]-src[4]，即从“bb”之后要取4个元素，这时源数组（src）只有“bb”、“cc”、“dd” 3个元素，明显不够4个元素，所以就会抛数组索引越界异常。

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//dest.length < destPos + lengthpublic 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);//抛异常java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsExceptionfor (Object o : dest) {System.out.println(o);}}

解析：
src源数组共有4个元素，索引是0-3，
dest目标数组共有5个元素，索引是0-4，
当执行System.arraycopy(src, 0, dest, 2, 4);时，
第一步：srcPos为0，即从源数组（src）中，从下标0开始取，
第二步：length为4，即取4个元素，也就是src[0]-src[3]，即从“aa”之后要取4个元素；分别是“aa”、“bb”、“cc”、“dd” 4个元素
第三步：把从源数组（src）取出的数（“aa”、“bb”、“cc”、“dd” 4个元素），按顺序，存放到目标数组（dest）中，从下标2开始存，存4个，也就是dest[2]-dest[5]，由于dest目标数组最大索引为4，只能存放“aa”、“bb”、“cc”，存不下“dd”，即不够容量存放4个数，所以就会抛数组索引越界异常。

• 4.若 dest 是 null ，则抛java.lang.NullPointerException异常，同上/参考2。
• 5.destPos 的设置主要看 srcPos 和 length ，若 destPos 该位置容纳不下要复制的数组元素（即 destPos + length 的长度已经超过目标数组元素的数量/个数，不是长度/索引；或者 srcPos + length 的长度已经超过源数组元素的数量/个数，不是长度/索引；），则会抛java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException异常。同上/参考3。
• 6.length 的设置主要看 srcPos 和 destPos，若 length 超出源数组中的起始位置之后的元素数量（即 srcPos 往后的元素数量/个数，不是长度/索引 ）或者 length 超出目标数组中的起始位置的元素数量（即 destPos 往后的元素数量/个数，不是长度/索引），则会抛java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException异常。

// 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);// 抛异常java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsExceptionfor (Object o : dest) {System.out.println(o);}}

解析：
src源数组共有4个元素，索引是0-3，
dest目标数组共有5个元素，索引是0-4，
当执行System.arraycopy(src, 2, dest, 2, 3);时，
第一步：srcPos为2，即从源数组（src）中，从下标2开始取，
第二步：length为3，即取3个元素，也就是src[2]-src[4]，即从“cc”之后要取3个元素，这时源数组（src）只有“cc”、“dd” 2个元素，明显不够3个元素，所以就会抛数组索引越界异常。

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// 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);// 抛异常java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsExceptionfor (Object o : dest) {System.out.println(o);}}

解析：
src源数组共有4个元素，索引是0-3，
dest目标数组共有5个元素，索引是0-4，
当执行System.arraycopy(src, 2, dest, 4, 2);时，
第一步：srcPos为2，即从源数组（src）中，从下标2开始取，
第二步：length为2，即取2个元素，也就是src[2]-src[3]，即从“cc”之后要取2个元素，分别是“cc”、“dd” 2个元素；
第三步：把从源数组（src）取出的数（“cc”、“dd” 2个元素），按顺序，存放到目标数组（dest）中，从下标4开始存，存2个，也就是dest[4]-dest[5]，由于dest目标数组最大索引为4，只能存放“cc”，存不下“dd”，即不够容量存放2个数，所以就会抛数组索引越界异常。

• 7.当srcPos 、destPos 和 length 任意一个参数小于0时，则会抛java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException异常。

//srcPos < 0 || destPos < 0 || length < 0public 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);//抛异常java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsExceptionfor (Object o : dest) {System.out.println(o);}}

解析：
src源数组共有04个元素，索引是0-3，
dest目标数组共有5个元素，索引是0-4，
当执行System.arraycopy(src, -1, dest, 1, 1);时，
第一步：srcPos为-1，不在索引0-3范围内，所以就会抛数组索引越界异常。

📌补充点：

• 8.当源数组和目标数组两组数据的元素类型不匹配时，则会抛java.lang.ArrayStoreException异常，并且不修改目标数组。

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

  若源数组src的元素为目标数组dest的元素的子类时，是可以复制的，特殊地，如int不是Object的子类（或者说，不存在继承的概念），所以，上述代码中，如果把int[] src = {1, 2, 3, 4};改为Integer[] src = {1, 2, 3, 4};，是不会报错的。

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);}}

输出结果：

1
2
3

或

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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);}}

输出结果：

1
2
3

---

总结：

抛java.lang.ArrayStoreException异常（由于类型不匹配， src阵列中的元素无法存储到 dest阵列中），常见的就是：

• src参数引用的对象不是数组。
• dest参数引用的对象不是数组。
• src参数和dest参数引用其组件类型为不同基元类型的数组。
• src参数引用具有基本组件类型的数组，而dest参数引用具有引用组件类型的数组。
• src参数引用具有引用组件类型的数组，而dest参数引用具有基本组件类型的数组。

抛java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException异常（如果复制会导致访问数组边界外的数据），常见的就是：

• srcPos论点是否定的。
• destPos参数为负数。
• length参数为负数。
• srcPos+length大于src.length ，源数组的长度。
• destPos+length大于dest.length ，目标数组的长度。

抛java.lang.NullPointerException异常，常见的就是：

• src或 dest 是 null 。

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案例分析：

public static void main(String[] args) {// 利用函数的方法进行数组的扩充// 定义一个小型的数组int[] a = { 1, 2, 3, 4, 5 };// 调用扩容函数a= expand2(a);// 测试是否扩容完成，输出此时数组a中的值for (int i = 0; i < a.length; i++) {System.out.println("数组元素:" + a[i]);}}// 数组扩容方法2，利用系统函数arraycopy进行扩容public static int[] expand2(int a[]) {int[] b = new int[a.length * 2];// 系统函数进行扩容，将a[]的值赋值到b[]中，共a.length个长度。System.arraycopy(a, 0, b, 0, a.length);System.out.println("数组扩容方法2:" + Arrays.toString(b));return b;}

输出结果：

数组扩容方法2:[1, 2, 3, 4, 5, 0, 0, 0, 0, 0]
数组元素:1
数组元素:2
数组元素:3
数组元素:4
数组元素:5
数组元素:0
数组元素:0
数组元素:0
数组元素:0
数组元素:0

3.使用java.util.Arrays.copyOf()

方法解析：

  Arrays.copyof是用于数组进行复制时常使用的方法，本身在Arrays类里面，而之所以能这么使用而不用创建对象在于该方法本身由static修饰，被static修饰的方法可以在该类创建对象前载入JVM。

  Arrays.copyof有众多的重载方法，以最典型的Arrays.copyOf(srcArray, length);为例进行分析，源码如下：

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;}

通过上面的代码可以看出，其本质是调用了System.arraycopy方法。

• 1.先产生一个新的数组
• 2.调用arraycopy方法
• 3.返回产生的新数组

参数解释：

• original 源数组
• newLength 新扩容长度

注意事项：

  当我们将原来的数组进行扩容的时候，调用该方法产生了一个新的数组，而将扩容后的数组赋值给原来的数组的时候，原数组指向新产生的数组，但其原数组的内容依然在内存中，等待jvm回收，在这段时间中其实是造成了内存的浪费，所以使用该方法尽管简便，实际上有一定的不足。

案例分析：

public static void main(String[] args) {// 利用函数的方法进行数组的扩充// 定义一个小型的数组int[] a = { 1, 2, 3, 4, 5 };// 调用扩容函数a= expand3(a);// 测试是否扩容完成，输出此时数组a中的值for (int i = 0; i < a.length; i++) {System.out.println("数组元素:" + a[i]);}}// 数组扩容方法3，利用系统函数copyOf进行扩容public static int[] expand3(int a[]) {int[] b = java.util.Arrays.copyOf(a, a.length * 2);System.out.println("数组扩容方法3:" + Arrays.toString(b));return b;}

输出结果：

数组扩容方法3:[1, 2, 3, 4, 5, 0, 0, 0, 0, 0]
数组元素:1
数组元素:2
数组元素:3
数组元素:4
数组元素:5
数组元素:0
数组元素:0
数组元素:0
数组元素:0
数组元素:0

Java数组扩容的原理：

• Java数组对象的大小是固定不变的，数组对象是不可扩容的。
• 利用数组复制方法可以变通的实现数组扩容。
• System.arraycopy()可以复制数组。
• Arrays.copyOf()可以简便的创建数组副本。
• 创建数组副本的同时将数组长度增加就变相的实现了数组的扩容。

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拓展练习：

例1：手动实现单一类型数组扩容，要求使用Scanner的方式，在控制台手动输入一个数（即每次在原数组的基础上加一位），并将该数加到原数组中。

public static void main(String[] args) {    Scanner c = new Scanner(System.in);    int[] a = { 20, 41, 61 };    do {        int[] b = new int[a.length + 1];        for (int i = 0; i < a.length; i++) {            b[i] = a[i];        }        System.out.println("请增加-个数");        int add = c.nextInt();        b[a.length] = add;        a = b;        System.out.println("扩容后: ");        for (int i = 0; i < a.length; i++) {            System.out.print(a[i] + " ");        }        System.out.println("要继续添加吗? ");        char m = c.next().charAt(0);        if (m == 'n') {            System.out.println("你退出了");            break;        }    } while (true);}

输出结果：

请增加-个数
88
扩容后:
20 41 61 88 要继续添加吗?
y
请增加-个数
99
扩容后:
20 41 61 88 99 要继续添加吗?
y
请增加-个数
66
扩容后:
20 41 61 88 99 66 要继续添加吗?
n
你退出了

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例2：已知有一组数组{ 1, 2, 3, 4, 5 }，若想在后面增加自定的数字，如6，效果如下{ 1, 2, 3, 4, 5, 6 }，该怎么实现？

public static void main(String[] args) {int[] arr = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5 };System.out.println(Arrays.toString(addElementToArray(arr, 6)));}public static int[] addElementToArray(int[] arr, int num) {int[] result = new int[arr.length + 1];for (int i = 0; i < arr.length; i++) {result[i] = arr[i];}result[result.length - 1] = num;return result;}

输出结果：

[1, 2, 3, 4, 5, 6]

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进阶练习

  在讲解到System.arraycopy()的用法时，这里也顺便聊一聊它所涉及到的深拷贝和浅拷贝。

📌深拷贝和浅拷贝

• 当数组为一维数组，且元素为基本类型或String类型时，属于深拷贝，即原数组与新数组的元素不会相互影响。
• 当数组为多维数组，或一维数组中的元素为引用类型时，属于浅拷贝，原数组与新数组的元素引用指向同一个对象。

注意：

• 这里说的影响，是两个数组拷贝后对应的元素，并不一定是下标对应；
• String的特殊是因为它的不可变性

1.一维数组，元素为基本类型

public static void main(String[] args) {String str1 = "aa";String str2 = "bb";String str3 = "cc";String str4 = "dd";String[] src = { str1, str2, str3, str4 };String[] dest = new String[4];System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 4);System.out.println("改变前");print("src = ", src);print("dest = ", dest);src[0] = "abcd";//改变源数组的第0个元素System.out.println("改变后");print("src = ", src);print("dest = ", dest);}private static void print(String string, String[] arr) {System.out.print(string);for (String str : arr) {System.out.print(str + " ");}System.out.println();}

输出结果：

改变前
src = aa bb cc dd
dest = aa bb cc dd
改变后
src = abcd bb cc dd
dest = aa bb cc dd

得出结论：

  通过上面的代码执行结果可以看到，当源数组的第0个元素发生改变后，并不会影响到目标数组，这就是深拷贝。

2.一维数组，元素为引用类型

public static void main(String[] args) {People p1 = new People(11, "A");People p2 = new People(12, "B");People p3 = new People(13, "C");People p4 = new People(14, "D");People[] src = new People[] { p1, p2, p3, p4 };People[] dest = new People[4];System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 4);System.out.println("改变前");print("src = ", src);print("dest = ", dest);src[0].setAge(888);src[0].setName("ZZZ");System.out.println("改变后");print("src = ", src);print("dest = ", dest);}private static void print(String string, People[] arr) {System.out.print(string);for (People p : arr) {System.out.print(p + ", ");}System.out.println();}

People类

public class People {private int age;private String name;// 有参构造方法public People(int age, String name) {this.age = age;this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return "People [age=" + age + ", name=" + name + "]";}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}}

输出结果：

改变前
src = People [age=11, name=A], People [age=12, name=B], People [age=13, name=C], People [age=14, name=D],
dest = People [age=11, name=A], People [age=12, name=B], People [age=13, name=C], People [age=14, name=D],
改变后
src = People [age=888, name=ZZZ], People [age=12, name=B], People [age=13, name=C], People [age=14, name=D],
dest = People [age=888, name=ZZZ], People [age=12, name=B], People [age=13, name=C], People [age=14, name=D],

得出结论：

  通过上面的代码执行结果可以看到，当源数组发生改变后，目标数组也会跟着发生改变，这就是浅拷贝。

3.多维数组

public static void main(String[] args) {int[] arr1 = { 1, 2 };int[] arr2 = { 3, 4 };int[] arr3 = { 5, 6 };int[] arr4 = { 7, 8 };int[][] src = new int[][] { arr1, arr2, arr3, arr4 };int[][] dest = new int[4][];System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 4);System.out.println("改变前");print("src = ", src);print("dest = ", dest);src[0][0] = 99;//改变源数组的第0个元素System.out.println("改变后");print("src = ", src);print("dest = ", dest);}// 简单输出二维int数组的方法private static void print(String string, int[][] arr) {System.out.print(string);for (int[] a : arr) {for (int i : a) {System.out.print(i + " ");}System.out.print(",");}System.out.println();}

输出结果：

改变前
src = 1 2 ,3 4 ,5 6 ,7 8 ,
dest = 1 2 ,3 4 ,5 6 ,7 8 ,
改变后
src = 99 2 ,3 4 ,5 6 ,7 8 ,
dest = 99 2 ,3 4 ,5 6 ,7 8 ,

得出结论：

  通过上面的代码执行结果可以看到，当源数组发生改变后，目标数组也会跟着发生改变，这就是浅拷贝。

总结：

  只有数组为一维数组，并且元素为基本类型或String类型时，才是深拷贝，其它都属于浅拷贝。

拷贝的两层含义，对应了浅拷贝和深拷贝的概念，做了第一层，就是浅拷贝，做到第二层，就是深拷贝。

• 浅拷贝：将原对象或原数组的引用直接赋给新对象，新数组，新对象／数组只是原对象的一个引用。

• 深拷贝：创建一个新的对象和数组，将原对象的各项属性的“值”（数组的所有元素）拷贝过来，是“值”而不是“引用”。

  很容易可以想到，浅拷贝比深拷贝要更快，但是，从拷贝的意义上来看，浅拷贝相较于深拷贝，要欠缺一点，即一个是效率问题，一个是内存占用问题。

创作不易，感谢您的点赞与支持。

来源地址：https://blog.csdn.net/weixin_44563573/article/details/127321446