Java基础 数组的拷贝

所谓复制数组,是指将一个数组中的元素在另一个数组中进行复制,下面就一起探讨一下这其中的一些奥妙。

clone

clone方法是从Object类继承过来的,基本数据类型(String ,boolean,char,byte,short,float ,double,long)都可以直接使用clone方法进行克隆,注意String类型是因为其值不可变所以才可以使用。

int[] a1 = {1, 3};
int[] a2 = a1.clone();
System.out.println(Arrays.toString(a2));//[1, 3]

进行clone后可以得到一个新的a2数组打印的结果自然是 1和3 那么通过clone 克隆出来的数组 是否指向克隆数组元素的内存空间呢? 做个试验

String[] a1 = {"a1", "a2"};
String[] a2 = a1.clone();
a1[0] = "b1";
System.out.println(Arrays.toString(a1)); //[b1, a2]
System.out.println(Arrays.toString(a2)); //[a1, a2]

可以看到没有,由此可以得出结论 对于基础类型而言,一维数组是深克隆(重新分配空间,并将元素复制过去)

既然这样!!!那么二维数组呢?? 于是我瞬间打了个栗子

String[][] a = {{"1", "1", "1", "1", "1"}, {"3", "8"}};
String[][] b = a.clone();
b[1][1] = "9";
System.out.println(b[1][1] + " " + b[1][1]);// 9 9

果然在a clone给b的时候 值是引用传递的,由于指向的还是用一块内存,所以改变b中的值 a中的同样也会改变。

由此我们又得出了结论 **对于基础类型而言二维数组是浅克隆(只传递引用) 那么问题来了,怎么对基础类型的二维数组进行深克隆呢?**

介于一维数组的例子我们不难想象,应该是循环的进行 一维的拷贝。

System.arraycopy

System.arraycopy方法是一个本地的方法,源码里定义如下:

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

属性分别为

(原数组 src ,原数组的开始位置 srcPos,目标数组 dest, 目标数组的开始位置 destPos,拷贝个数 length)

怎么使用呢? 举个栗子

int[] a1 = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] a2 = new int[10];
System.arraycopy(a1, 1, a2, 3, 3);
System.out.println(Arrays.toString(a1)); // [1, 2, 3, 4, 5]
System.out.println(Arrays.toString(a2)); // [0, 0, 0, 2, 3, 4, 0, 0, 0, 0]

意思就是 原数组 a1 从第一个开始,copy到 a2 ,从a2 的3下标开始,拷贝3个。当使用这个方法的时候,需要复制到一个已经分配内存单元的数组。

Arrays.copyOf

Arrays.copyOf底层其实也是用的System.arraycopy 源码如下:

public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
? (T[]) new Object[newLength]
: (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
Math.min(original.length, newLength));
return copy;
}

属性分别为

(原数组 original,拷贝的个数 newLength)

怎么使用呢?举个栗子

int[] a1 = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] a2 = Arrays.copyOf(a1, 3);
System.out.println(Arrays.toString(a1));// [1, 2, 3, 4, 5]
System.out.println(Arrays.toString(a2));// [1, 2, 3]

使用该方法无需我们事先使用new关键字对对象进行内存单元的分配

这方法,是不是很爽,配合System.arraycopy 不难做出数组的动态扩容

String[] as = {};
for (int i = 0; i < 5; i++) {
String[] b = {String.valueOf(i), String.valueOf(i)};
as = Arrays.copyOf(as, as.length + b.length);//数组扩容
System.arraycopy(b, 0, as, as.length-b.length, b.length);
}
System.out.println(Arrays.toString(as));//[0, 0, 1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4]

Arrays.copyOfRange

Arrays.copyOfRange底层其实也是用的System.arraycopy,只不过封装了一个方法

public static <T,U> T[] copyOfRange(U[] original, int from, int to, Class<? extends T[]> newType) {
int newLength = to - from;
if (newLength < 0)
throw new IllegalArgumentException(from + " > " + to);
@SuppressWarnings("unchecked")
T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
? (T[]) new Object[newLength]
: (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
System.arraycopy(original, from, copy, 0,
Math.min(original.length - from, newLength));
return copy;
}

属性分别为

(原数组 original,开始位置 from,拷贝的个数 to)

依然是栗子

int[] a1 = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] a2 = Arrays.copyOfRange(a1, 0, 1);
System.out.println(Arrays.toString(a1)) // [1, 2, 3, 4, 5]
System.out.println(Arrays.toString(a2)) // [1]

最后需要注意的是 最后需要注意的是基本类型的拷贝是不影响原数组的值的。如果是引用类型,就不能在这用了,对于引用类型是不适合的。

那么如何给一个对象进行深度拷贝呢?

实现Cloneable接口

实现Cloneable接口,并重写clone方法,注意一个类不实现这个接口,直接使用clone方法是编译通不过的。

class Mao implements Cloneable {
private String miao;
private String wang;
//.....get set toString
@Override
public Mao clone() throws CloneNotSupportedException {
return (Mao) super.clone();
}
}

然后就可以玩啦

Mao m1 = new Mao("miao", "wang");
Mao m2 = dog1.clone();
m2.setWang("miao");
System.out.println(m1); // Mao{id='miao', name='miao'}
System.out.println(m2); // Mao{id='miao', name='miao'}

组合类深拷贝

如果一个类里面,又引用其他的类,其他的类又有引用别的类,那么想要深度拷贝必须所有的类及其引用的类都得实现Cloneable接口,重写clone方法,这样以来非常麻烦,简单的方法是让所有的对象实现序列化接口(Serializable),然后通过序列化反序列化的方法来深度拷贝对象。

public Mao myClone() {
Mao m = null;
try {
//将对象序列化成为流,因为写在流是对象里的一个拷贝
//而原始对象扔在存在JVM中,所以利用这个特性可以实现深拷贝
ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);
objectOutputStream.writeObject(this);
//将流序列化为对象
ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray());
ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream);
m = (Mao) objectInputStream.readObject();
} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
return m;
}

总结

注意除非必需,一般情况下不要使用对象的深度拷贝,因为性能较差,况且这方面的知识单纯的在工作中也不太可能会注意到,除了自己实现深度拷贝的功能外,lang3 是个神器的玩意,但原理都大同小异,感兴趣的同学可以自己去学习下。