一、数组是否可以变长?

我们都知道,数组时定长的,初始化时一定要给定长度,由于这个长度的问题,我们在实际的开发中,会更倾向于使用容器,如ArrayList等,使用容器类时,无需考虑长度问题,因为容器已经帮我们处理了,那么数组就没有办法变长了吗?当然不是,ArrayList就是基于数组实现的,我们可以看看ArrayList是如何处理的

二、ArrayList的实现原理

ArrayList用一个Object数组作为其内部操作,并有一个成员变量size代表容器的长度

    private transient Object[] elementData; private int size;

添加数据时,调用add()方法:

public boolean add(E e) { 
      ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!! 
      elementData[size++] = e; 
      return true; 
 }

    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { 
        modCount++; // 如果添加了新元素后的长度超出了原来的长度,则需要扩容 if (minCapacity - elementData.length > 0) 
            grow(minCapacity); 
    }

可以看到扩容的核心代码在grow方法中:

    private void grow(int minCapacity) { int oldCapacity = elementData.length; //扩容,生成新容量,为原来的2倍 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); if (newCapacity - minCapacity < 0) 
            newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) 
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 把数组扩大到新长度 
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); 
    }

elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity)

API文档的解释是:复制指定的数组,截取或用 null 或 0 填充(如有必要),以使副本具有指定的长度

也就是说,通过Arrays.copyOf,将数组elementData的长度扩大到newCapacity,扩大的部分填充由数组类型决定

例如:

        int[] a = new int[]{1,2}; 
        System.out.println("扩容前长度:" + a.length); 
        a = Arrays.copyOf(a, 3); 
        System.out.println("扩容后长度:" + a.length); 
        System.out.println("填充的数据:" + a[2]);

输出:
扩容前长度:2
扩容后长度:3
填充的数据:0

  我们来查看一下Arrays.copyOf源代码,看看它做了什么:

    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; 
    }

  Arrays.copyOf方法中,重新创建了一个新长度的数组,并且通过System.arraycopy方法把原来的数组复制到新数组中,最后返回。System.arraycopy是一个本地的系统方法,采用的是直接对内存中的数据块进行复制,是一块一块复制的(操作系统中有讲到),所以比我们平时for循环一个一个复制要快得多。

三、效率

  值得注意这些问题,什么时候会扩容?扩容会影响效率吗?如果影响要怎么避免?
  当增加元素后的size 大于 原来的size时,就需要扩容,而扩容需要复制数组,小数据量还好,而大数据量的时候肯定很影响效率!注意到,ArrayList中有两个和size相关构造函数:

    public ArrayList() { this(10); 
    } 
 public ArrayList(int initialCapacity) { super(); if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ 
                                               initialCapacity); this.elementData = new Object[initialCapacity]; 
    }

  第一个构造函数给定默认容量size为10,而第二个函数默认size自定义,那么我们看这两个构造函数在大数据量的情况:

public abstract class Array1 { 
 public static void main(String[] args) { long b1 = System.currentTimeMillis(); 
        List<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>(); for(int i =0; i < 10000000; i++){ 
            list1.add(i); 
        } long e1 = System.currentTimeMillis(); 
 
        System.out.println("时间为 : " + (e1-b1)); 
 long b2 = System.currentTimeMillis(); 
        List<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>(10000000); for(int i =0; i < 10000000; i++){ 
            list2.add(i); 
        } long e2 = System.currentTimeMillis(); 
 
        System.out.println("时间为 : " + (e2-b2)); 
    } 
 
}

结果如下:
时间为 : 7878
时间为 : 283

所以:请为你的ArrayList指定初始容量!

三、Arrays类的使用

Arrays类包含用来操作数组(比如排序和搜索)的各种方法,这个类是必须熟练使用的!
该类的常用方法有:

方法解释
asList(T… a)返回一个受指定数组支持的固定大小的列表
copyOf(int[] original,int newLength)复制指定的数组,填充的数据由数组类型决定,以使副本具有指定的长度
copyOfRange(long[] original, int from, int to)将指定数组的指定范围复制到一个新数组
equals(int[] a, int[] a2)如果两个指定的 int 型数组彼此相等,则返回 true
fill(int[] a, int val)将指定的 int 值分配给指定 int 型数组的每个元素
sort(int[] a)对指定的 int 型数组按数字升序进行排序
以上只用int类型数组做为example,同理其他类型数组同样的操作

四、copyOf的陷阱,数组的浅拷贝

当数组类型不是基本数据类型时,数组内存放的是对象的引用,因此在copyOf复制对象数组时,千万要注意,复制的对象的引用而不是对象本身!

class Person{ int age; 
 public int getAge() { return age; 
    } 
 public void setAge(int age) { this.age = age; 
    } 
 
} 
 
public class Array2 { 
 public static void main(String[] args) { 
        Person p = new Person(); 
        p.setAge(20); 
        Person[] a = new Person[]{p}; 
        Person[] b = Arrays.copyOf(a, a.length); 
        a[0].setAge(30); 
        System.out.println("a的年龄:" + a[0].getAge()); 
        System.out.println("b的年龄:" + b[0].getAge()); 
    } 
}

输出:
a的年龄:30
b的年龄:30

可以看见,a改变其值后,连b的值都改变了,这就是浅拷贝问题

有关于深浅拷贝的博文,参考:
渐析java的浅拷贝和深拷贝:http://www.cnblogs.com/chenssy/p/3308489.html

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