System.arraycopy()方法使用


定義

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

可以看到,它是一個靜態本地方法,由虛擬機實現,效率自然比用java一個個復制高。

方法含義

從源數組src取元素,范圍為下標srcPos到srcPos+length-1,取出共length個元素,存放到目標數組中,存放位置為下標destPos到destPos+length-1。

簡單說,就是數組間的復制

應用

常用作數組的擴容,如ArrayList底層數組的擴容

參數

  • Object src:the source array. 源數組
  • int srcPos:starting position in the source array. 在源數組中,開始復制的位置
  • Object dest:the destination array. 目標數組
  • int destPos:starting position in the destination data. 在目標數組中,開始賦值的位置
  • int length:the number of array elements to be copied. 被復制的數組元素的數量

過程詳解

以下面這個例子進行分析

public class SystemArrayCopy {

    public static void main(String[] args) {
        int[] src = {1, 2, 3, 4};
        int[] dest = new int[5];
        System.arraycopy(src, 0, dest, 1, 4);

        for (Object o : dest) {
            System.out.println(o);
        }
    }
}
/*
0 1 2 3 4
*/
src = |1|2|3|4|
dest = |0|0|0|0|0|
執行System.arraycopy(src, 0, dest, 1, 4);時
第一步:從源數組(src)中,從下標0開始取,取4個,也就是src[0]-src[3],即1 2 3 4四個數
第二步:把取出的數,按順序,存放到目標數組(dest)中,從下標1開始存,存4個,也就是dest[1]-dest[4]
所以數組dest為:|0|1|2|3|4|

再來一個例子

public class SystemArrayCopy {

    public static void main(String[] args) {
        String[] src = {"aa", "bb", "cc", "cc"};
        String[] dest = new String[]{"a", "b", "c", "d", "e"};
        System.arraycopy(src, 1, dest, 2, 2);

        for (Object o : dest) {
            System.out.println(o);
        }
    }
}
/*
a b bb cc e
*/
String[] src = |"aa"|"bb"|"cc"|"cc"| String[] dest = |"a"|"b"|"c"|"d"|"e"| 執行 System.arraycopy(src, 1, dest, 2, 2);時 第一步:從源數組(src)中,從下標1開始取,取2個,也就是src[1]-src[2],即"bb" "cc"兩個字符串 第二步:把取出的數,按順序,存放到目標數組(dest)中,從下標2開始存,存2個,也就是dest[2]-dest[3] 所以數組dest為:|"a"|"b"|"bb"|"cc"|"e"|

注意,目標數組下標范圍外的元素不會改變!

深復制與淺復制

  1. 當數組為一維數組,且元素為基本類型或String類型時,屬於深復制,即原數組與新數組的元素不會相互影響
  2. 當數組為多維數組,或一維數組中的元素為引用類型時,屬於淺復制,原數組與新數組的元素引用指向同一個對象
  1. 這里說的影響,是兩個數組復制后對應的元素,並不一定是下標對應
  2. String的特殊是因為它的不可變性

1. 一維數組,元素為基本類型

public class SystemArrayCopy {

    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("改變前");
        print("src = ", src);
        print("dest = ", dest);

        src[0] = "abcd";

        System.out.println("改變后");
        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();
    }

}
/*
改變前
src = aa bb cc dd 
dest = aa bb cc dd 
改變后
src = abcd bb cc dd 
dest = aa bb cc dd 
*/
View Code

可以看到,源數組第0個元素改變,並不會影響到目標數組

2. 多維數組

public class SystemArrayCopy {

    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("改變前");
        print("src = ", src);
        print("dest = ", dest);

        src[0][0] = 11111;

        System.out.println("改變后");
        print("src = ", src);
        print("dest = ", dest);
    }

    // 簡單輸出二維int數組的方法
    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();
    }
}
/*
改變前
src = 1 2 ,3 4 ,5 6 ,7 8 ,
dest = 1 2 ,3 4 ,5 6 ,7 8 ,
改變后
src = 11111 2 ,3 4 ,5 6 ,7 8 ,
dest = 11111 2 ,3 4 ,5 6 ,7 8 ,
*/
View Code

源數組改變后,目標數組也跟改變了,這就是淺復制

3. 一維數組,元素為引用類型

public class SystemArrayCopy {

    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("改變前");
        print("src = ", src);
        print("dest = ", dest);

        src[0].setAge(111);
        src[0].setName("AAA");

        System.out.println("改變后");
        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();
    }
}
public class People {
    private int age;
    private String name;

    // get set constructor toString
}
/*
改變前
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'}, 
改變后
src = People{age=111, name='AAA'}, People{age=12, name='B'}, People{age=13, name='C'}, People{age=14, name='D'}, 
dest = People{age=111, name='AAA'}, People{age=12, name='B'}, People{age=13, name='C'}, People{age=14, name='D'}, 
*/
View Code

源數組改變后,目標數組也跟改變了,這就是淺復制

總結:只有數組為一維數組,並且元素為基本類型或String類型時,才是深復制,其它都屬於淺復制

下圖是System.arraycopy()復制的過程

異常

ArrayIndexOutOfBoundsException ArrayStoreException NullPointerException

1. ArrayIndexOutOfBoundsException

當數組越界時,拋出異常:ArrayIndexOutOfBoundsException

srcPos < 0 || destPos < 0 || length < 0
src.length < length + srcPos
dest.length < length + destPos
代碼演示

// 1. srcPos < 0 || destPos < 0 || length < 0
public class SystemArrayCopy {

    public static void main(String[] args) {
        int[] src = {1, 2, 3, 4};
        int[] dest = new int[5];
        System.arraycopy(src, -1, dest, 0, 0);
        
        for (Object o : dest) {
            System.out.println(o);
        }
    }
}
/*
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
    at java.lang.System.arraycopy(Native Method)
    at com.balsam.sources.SystemArrayCopy.main(SystemArrayCopy.java:13)
*/

// 2. src.length < length + srcPos
public class SystemArrayCopy {

    public static void main(String[] args) {
        int[] src = {1, 2, 3, 4};
        int[] dest = new int[5];
        System.arraycopy(arr, 1, dest, 0, 4);
        
        for (Object o : dest) {
            System.out.println(o);
        }
    }
}
/*
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
    at java.lang.System.arraycopy(Native Method)
    at com.balsam.sources.SystemArrayCopy.main(SystemArrayCopy.java:13)
*/

// 3. dest.length < length + destPos
public class SystemArrayCopy {

    public static void main(String[] args) {
        int[] src = {1, 2, 3, 4};
        int[] dest = new int[3];
        System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 4);
        
        for (Object o : dest) {
            System.out.println(o);
        }
    }
}
/*
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
    at java.lang.System.arraycopy(Native Method)
    at com.balsam.sources.SystemArrayCopy.main(SystemArrayCopy.java:13)
*/
View Code

2. ArrayStoreException

當兩數據的元素類型不匹配時,拋出異常:ArrayStoreException

src元素為dest元素的子類時,是可以復制的,特殊地,int不是Object的子類(或者說,不存在繼承的概念),所以,下例中,把int[] src = {1, 2, 3, 4};改為Integer[] src = {1, 2, 3, 4};,是不會報錯的

public class SystemArrayCopy {

    public static void main(String[] args) {
        int[] src = {1, 2, 3, 4};
        Object[] dest = new Object[3];
        System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 4);
        
        for (Object o : dest) {
            System.out.println(o);
        }
    }
}
/*
Exception in thread "main" java.lang.ArrayStoreException
    at java.lang.System.arraycopy(Native Method)
    at com.balsam.sources.SystemArrayCopy.main(SystemArrayCopy.java:13)
*/

public class SystemArrayCopy {

    public static void main(String[] args) {
        Object[] src = {1, 2, 3, 4};
        int[] dest = new int[3];
        System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 4);

        for (Object o : dest) {
            System.out.println(o);
        }
    }
}
/*
Exception in thread "main" java.lang.ArrayStoreException
    at java.lang.System.arraycopy(Native Method)
    at com.balsam.sources.SystemArrayCopy.main(SystemArrayCopy.java:13)
*/
View Code

3. NullPointerException

當兩個數組,有一個為null時,拋出異常:NullPointerException

public class SystemArrayCopy {

    public static void main(String[] args) {
        int[] src = {1, 2, 3, 4};
        int[] dest = null;
        System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 4);

        for (Object o : dest) {
            System.out.println(o);
        }
    }
}
/*
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at java.lang.System.arraycopy(Native Method)
    at com.balsam.sources.SystemArrayCopy.main(SystemArrayCopy.java:13)
*/

最后關於幾種數組復制的效率問題

1、for循環,手動復制
2、System.arraycopy()方法
3、Arrays.copyOf()方法
4、clone()方法
結論:
由於System.arraycopy()是最貼近底層的,其使用的是內存復制,省去了大量的數組尋址訪問等時間,故效率最高。
對於Arrays.copyOf()方法查看源碼可以看到:

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;
}

  它是借助System.arraycopy()方法實現的,故效率次於System.arraycopy()
  clone()方法效率是最低的,一般需要重寫,clone的方法Object執行特定的克隆操作。 首先,如果此對象的類不實現接口Cloneable ,則拋出CloneNotSupportedException 。 請注意,所有數組都被認為是實現接口Cloneable ,並且數組類型T[]的clone方法的返回類型是T[] ,其中T是任何引用或原始類型。 否則,該方法將創建該對象的類的新實例,並將其所有字段初始化為完全符合該對象的相應字段的內容,就像通過賦值一樣。 這些字段的內容本身不被克隆。 因此,該方法執行該對象的“淺拷貝”,而不是“深度拷貝”操作。如果需要“深度拷貝”操作,則需要遞歸clone()。
  對於數組空間小的情況下,前三種差別不大,對於比較大的數組,便可以明顯看出差別。

 

 

參考文章:

https://blog.csdn.net/qq_32440951/article/details/78357325

https://blog.csdn.net/balsamspear/article/details/85069207

https://www.cnblogs.com/jay8576/p/9649591.html

 


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