Java 中的数组拼接

简介

在 Java 编程中，数组是一种用于存储多个相同类型元素的数据结构。然而，有时我们需要将多个数组合并成一个新的数组，这就是数组拼接的操作。数组拼接在很多场景下都非常有用，比如合并不同数据源的数据、处理分段的数据等。本文将详细介绍 Java 中数组拼接的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。

目录

1. 基础概念
2. 使用方法
   • 使用 System.arraycopy() 方法
   • 使用 Arrays.copyOf() 方法
   • 使用 Stream API
3. 常见实践
   • 拼接基本数据类型数组
   • 拼接对象数组
4. 最佳实践
   • 性能考量
   • 代码可读性
5. 小结
6. 参考资料

基础概念

数组拼接，简单来说，就是将两个或多个数组合并成一个新的数组。在 Java 中，数组一旦创建，其长度是固定的，不能动态扩展。因此，在进行数组拼接时，需要创建一个新的数组，其长度为所有要拼接数组长度之和，然后将各个数组的元素依次复制到新数组中。

使用方法

使用 System.arraycopy() 方法

System.arraycopy() 是一个原生方法，用于将源数组的一部分复制到目标数组中。可以利用它来实现数组拼接。

public class ArrayConcatenationExample1 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = {1, 2, 3};
        int[] array2 = {4, 5, 6};

        int[] result = new int[array1.length + array2.length];

        System.arraycopy(array1, 0, result, 0, array1.length);
        System.arraycopy(array2, 0, result, array1.length, array2.length);

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

使用 Arrays.copyOf() 方法

Arrays.copyOf() 方法可以复制数组，并可以指定新数组的长度。通过多次调用该方法并逐步合并数组。

import java.util.Arrays;

public class ArrayConcatenationExample2 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = {1, 2, 3};
        int[] array2 = {4, 5, 6};

        int[] result = Arrays.copyOf(array1, array1.length + array2.length);
        System.arraycopy(array2, 0, result, array1.length, array2.length);

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

使用 Stream API

Java 8 引入的 Stream API 提供了一种函数式编程的方式来处理数组。可以将数组转换为流，然后合并这些流并收集为新的数组。

import java.util.Arrays;
import java.util.stream.IntStream;

public class ArrayConcatenationExample3 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = {1, 2, 3};
        int[] array2 = {4, 5, 6};

        int[] result = IntStream.concat(Arrays.stream(array1), Arrays.stream(array2))
              .toArray();

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

常见实践

拼接基本数据类型数组

上述代码示例主要展示了拼接 int 类型数组的方法。对于其他基本数据类型，如 byte、short、long、float、double、char 等，方法类似，只需将数组类型相应更改即可。

拼接对象数组

当拼接对象数组时，同样可以使用上述方法。但需要注意对象的引用关系以及对象的行为是否会受到拼接操作的影响。

class Person {
    private String name;

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

    public String getName() {
        return name;
    }
}

public class ObjectArrayConcatenation {
    public static void main(String[] args) {
        Person[] personArray1 = {new Person("Alice"), new Person("Bob")};
        Person[] personArray2 = {new Person("Charlie"), new Person("David")};

        Person[] result = Arrays.copyOf(personArray1, personArray1.length + personArray2.length);
        System.arraycopy(personArray2, 0, result, personArray1.length, personArray2.length);

        for (Person person : result) {
            System.out.println(person.getName());
        }
    }
}

最佳实践

性能考量

• System.arraycopy()：这是一个原生方法，性能通常非常高，适合在对性能要求较高的场景下使用。
• Arrays.copyOf()：该方法在底层也是调用 System.arraycopy()，但额外增加了一些逻辑，所以性能略逊一筹。
• Stream API：Stream API 提供了简洁的语法，但由于涉及到流的创建和操作，在性能上相对较低，适合对性能要求不高但追求代码简洁性的场景。

代码可读性

• Stream API：使用 Stream API 进行数组拼接代码更加简洁和直观，尤其适合熟悉函数式编程的开发者。
• System.arraycopy() 和 Arrays.copyOf()：这两种方法相对较为底层，代码逻辑更加清晰，适合对性能敏感且对代码可读性要求不高的场景。

小结

本文详细介绍了 Java 中数组拼接的相关知识，包括基础概念、多种使用方法、常见实践以及最佳实践。不同的数组拼接方法适用于不同的场景，开发者可以根据实际需求选择合适的方法。在追求性能时，可以优先考虑 System.arraycopy()；而在注重代码简洁性和可读性时，Stream API 是一个不错的选择。

参考资料

• Oracle Java Documentation
• Effective Java, Third Edition

希望本文能帮助读者深入理解并高效使用 Java 中的数组拼接操作。