Java 数组追加操作全解析

简介

在 Java 编程中，数组是一种常用的数据结构，用于存储相同类型的多个元素。然而，Java 中的数组一旦创建，其长度就是固定的，不能直接追加元素。因此，当我们需要向数组中添加元素时，就需要采用一些特定的方法。本文将详细介绍 Java 中向数组追加元素的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，帮助读者深入理解并高效使用数组追加操作。

基础概念

在 Java 里，数组是对象，它的长度在创建时就已经确定，后续无法直接改变。这意味着如果我们想要在已有的数组基础上添加元素，不能像动态数组那样直接在原数组上进行操作。为了实现数组的追加功能，通常的做法是创建一个新的数组，其长度比原数组大，然后将原数组的元素复制到新数组中，最后把要追加的元素添加到新数组的合适位置。

使用方法

创建新数组

最基础的方法是手动创建一个新数组，将原数组的元素复制到新数组中，再添加新元素。

public class ArrayAppendExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] originalArray = {1, 2, 3};
        int newElement = 4;

        // 创建一个新数组，长度比原数组大 1
        int[] newArray = new int[originalArray.length + 1];

        // 复制原数组元素到新数组
        for (int i = 0; i < originalArray.length; i++) {
            newArray[i] = originalArray[i];
        }

        // 添加新元素到新数组的末尾
        newArray[newArray.length - 1] = newElement;

        // 输出新数组
        for (int num : newArray) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

使用 `System.arraycopy`

System.arraycopy 是 Java 提供的一个高效的数组复制方法，可以将一个数组的元素复制到另一个数组中。

public class ArrayAppendWithSystemArraycopy {
    public static void main(String[] args) {
        int[] originalArray = {1, 2, 3};
        int newElement = 4;

        // 创建一个新数组，长度比原数组大 1
        int[] newArray = new int[originalArray.length + 1];

        // 使用 System.arraycopy 复制原数组元素到新数组
        System.arraycopy(originalArray, 0, newArray, 0, originalArray.length);

        // 添加新元素到新数组的末尾
        newArray[newArray.length - 1] = newElement;

        // 输出新数组
        for (int num : newArray) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

使用 `Arrays.copyOf`

Arrays.copyOf 是 java.util.Arrays 类提供的一个方法，它可以创建一个新数组，并将原数组的元素复制到新数组中。

import java.util.Arrays;

public class ArrayAppendWithArraysCopyOf {
    public static void main(String[] args) {
        int[] originalArray = {1, 2, 3};
        int newElement = 4;

        // 使用 Arrays.copyOf 创建新数组并复制原数组元素
        int[] newArray = Arrays.copyOf(originalArray, originalArray.length + 1);

        // 添加新元素到新数组的末尾
        newArray[newArray.length - 1] = newElement;

        // 输出新数组
        for (int num : newArray) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

常见实践

追加单个元素

以上的示例代码已经展示了如何追加单个元素，下面是一个通用的方法：

import java.util.Arrays;

public class AppendSingleElement {
    public static int[] appendElement(int[] originalArray, int newElement) {
        int[] newArray = Arrays.copyOf(originalArray, originalArray.length + 1);
        newArray[newArray.length - 1] = newElement;
        return newArray;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] originalArray = {1, 2, 3};
        int newElement = 4;
        int[] newArray = appendElement(originalArray, newElement);

        for (int num : newArray) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

追加多个元素

如果要追加多个元素，可以先计算新数组的长度，然后将原数组和要追加的数组元素依次复制到新数组中。

import java.util.Arrays;

public class AppendMultipleElements {
    public static int[] appendElements(int[] originalArray, int[] elementsToAppend) {
        int[] newArray = new int[originalArray.length + elementsToAppend.length];

        // 复制原数组元素到新数组
        System.arraycopy(originalArray, 0, newArray, 0, originalArray.length);

        // 复制要追加的元素到新数组
        System.arraycopy(elementsToAppend, 0, newArray, originalArray.length, elementsToAppend.length);

        return newArray;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] originalArray = {1, 2, 3};
        int[] elementsToAppend = {4, 5};
        int[] newArray = appendElements(originalArray, elementsToAppend);

        for (int num : newArray) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

最佳实践

虽然上述方法可以实现数组的追加功能，但在实际开发中，当需要频繁进行数组的追加操作时，使用 ArrayList 会更加方便和高效。ArrayList 是 Java 提供的一个动态数组类，它可以自动处理数组的扩容问题。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class BestPracticeWithArrayList {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();

        // 添加元素
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);

        // 追加单个元素
        list.add(4);

        // 追加多个元素
        list.add(5);
        list.add(6);

        // 输出列表元素
        for (int num : list) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

小结

本文详细介绍了 Java 中向数组追加元素的多种方法。基础的手动创建新数组并复制元素的方法虽然简单，但效率较低；System.arraycopy 和 Arrays.copyOf 方法可以提高数组复制的效率；而在需要频繁追加元素的场景下，使用 ArrayList 是最佳选择。通过理解这些方法和实践，读者可以根据具体的需求选择合适的方式来实现数组的追加操作。

参考资料

《Effective Java》（第三版）
《Java 核心技术》（第十版）