Java 数组复制：概念、方法与最佳实践

简介

在 Java 编程中，数组复制是一个常见的操作。当我们需要对数组进行备份、修改副本而不影响原始数组或者将数组传递给其他方法时，就会用到数组复制。本文将详细介绍 Java 中数组复制的基础概念、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 Java 数组复制。

基础概念

在 Java 中，数组是一种引用类型，它存储在堆内存中。数组复制可以分为浅复制和深复制： - 浅复制：只复制数组的引用，即新数组和原数组指向同一个内存地址。对新数组的修改会影响原数组，反之亦然。 - 深复制：创建一个新的数组对象，将原数组的元素逐个复制到新数组中。新数组和原数组在内存中是独立的，对新数组的修改不会影响原数组。

使用方法

手动遍历复制

手动遍历复制是最基本的数组复制方法，通过循环将原数组的元素逐个复制到新数组中。

public class ManualCopyExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] original = {1, 2, 3, 4, 5};
        int[] copy = new int[original.length];

        for (int i = 0; i < original.length; i++) {
            copy[i] = original[i];
        }

        // 验证复制结果
        for (int num : copy) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

使用 `System.arraycopy()` 方法

System.arraycopy() 是一个本地方法，用于将一个数组的指定部分复制到另一个数组中。

public class SystemArrayCopyExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] original = {1, 2, 3, 4, 5};
        int[] copy = new int[original.length];

        System.arraycopy(original, 0, copy, 0, original.length);

        // 验证复制结果
        for (int num : copy) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

使用 `Arrays.copyOf()` 方法

Arrays.copyOf() 是 java.util.Arrays 类中的静态方法，用于复制指定长度的数组。

import java.util.Arrays;

public class ArraysCopyOfExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] original = {1, 2, 3, 4, 5};
        int[] copy = Arrays.copyOf(original, original.length);

        // 验证复制结果
        for (int num : copy) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

使用 `clone()` 方法

clone() 是 Object 类的方法，所有数组类型都继承了该方法。调用 clone() 方法可以创建一个数组的副本。

public class CloneExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] original = {1, 2, 3, 4, 5};
        int[] copy = original.clone();

        // 验证复制结果
        for (int num : copy) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

常见实践

复制基本类型数组

对于基本类型数组，上述四种方法都可以实现深复制。

import java.util.Arrays;

public class PrimitiveArrayCopy {
    public static void main(String[] args) {
        int[] original = {1, 2, 3};
        // 使用 Arrays.copyOf() 复制
        int[] copy = Arrays.copyOf(original, original.length);

        copy[0] = 10;
        System.out.println("Original: " + Arrays.toString(original));
        System.out.println("Copy: " + Arrays.toString(copy));
    }
}

复制引用类型数组

对于引用类型数组，System.arraycopy()、Arrays.copyOf() 和 clone() 方法都只能实现浅复制。如果需要深复制，需要手动遍历并复制每个对象。

import java.util.Arrays;

class Person {
    String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return name;
    }
}

public class ReferenceArrayCopy {
    public static void main(String[] args) {
        Person[] original = {new Person("Alice"), new Person("Bob")};
        // 使用 Arrays.copyOf() 复制
        Person[] copy = Arrays.copyOf(original, original.length);

        copy[0].name = "Charlie";
        System.out.println("Original: " + Arrays.toString(original));
        System.out.println("Copy: " + Arrays.toString(copy));
    }
}

最佳实践

基本类型数组：对于基本类型数组，推荐使用 Arrays.copyOf() 方法，因为它的代码简洁，易于理解。
引用类型数组：如果需要深复制，手动遍历并复制每个对象；如果只需要浅复制，可以使用 Arrays.copyOf() 方法。
性能考虑：如果对性能要求较高，且需要复制的数组较大，可以考虑使用 System.arraycopy() 方法，因为它是本地方法，执行效率较高。

小结

本文详细介绍了 Java 中数组复制的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。通过手动遍历、System.arraycopy()、Arrays.copyOf() 和 clone() 方法可以实现数组复制。对于基本类型数组，这些方法都能实现深复制；对于引用类型数组，需要注意浅复制和深复制的区别。在实际开发中，应根据具体需求选择合适的复制方法。

参考资料

Effective Java（第 3 版），Joshua Bloch 著