Java Arrays 工具类全解析：从常用方法到实战技巧

在 Java 中，数组是常用的数据结构，但直接操作数组往往需要编写大量重复代码。java.util.Arrays工具类封装了一系列静态方法，可快速实现数组的排序、查找、复制等操作，极大简化开发。本文结合实例，详细讲解Arrays类的核心方法及使用场景。

一、Arrays 核心方法详解

1. toString(数组)：数组转字符串

功能：将数组元素拼接为[元素1, 元素2, ...]格式的字符串，方便打印输出。
示例：

int[] arr = {1, 3, 5, 7};
System.out.println(Arrays.toString(arr)); // 输出：[1, 3, 5, 7]

注意：支持所有基本数据类型和对象数组（对象需重写toString()方法）。

2. binarySearch(数组, 目标元素)：二分查找

功能：在升序数组中查找目标元素的索引，效率远高于顺序查找。
返回值：

• 找到元素：返回对应索引；
• 未找到元素：返回-(插入点 + 1)（插入点为元素应插入的位置）。
  示例：

  int[] arr = {2, 4, 6, 8};
  int index = Arrays.binarySearch(arr, 6); 
  System.out.println(index); // 输出：2（6在索引2位置）
  
  int notFound = Arrays.binarySearch(arr, 5); 
  System.out.println(notFound); // 输出：-3（5应插入索引2，故-(2+1) = -3）

注意：数组必须是升序的，否则结果不可靠。

3. 数组复制：copyOf()与copyOfRange()

• copyOf(原数组, 新长度)：从原数组 0 索引开始复制，新数组长度由参数指定。

  • 若新长度 > 原数组长度：多余位置用默认值填充（如 int 数组补 0，对象数组补 null）；
  • 若新长度 < 原数组长度：截断原数组。

• copyOfRange(原数组, 开始索引, 结束索引)：复制原数组中[开始索引, 结束索引)范围的元素（左闭右开）。

示例：

int[] arr = {10, 20, 30, 40};
// copyOf：复制前3个元素
int[] copy1 = Arrays.copyOf(arr, 3); 
System.out.println(Arrays.toString(copy1)); // [10, 20, 30]

// copyOfRange：复制索引1到3（不含3）的元素
int[] copy2 = Arrays.copyOfRange(arr, 1, 3); 
System.out.println(Arrays.toString(copy2)); // [20, 30]

4. fill(数组, 元素)：填充数组

功能：将数组所有元素替换为指定值，常用于初始化数组。
示例：

int[] arr = new int[5];
Arrays.fill(arr, 9); // 填充所有元素为9
System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [9, 9, 9, 9, 9]

5. 排序：sort()与定制排序

• sort(数组)：对数组进行自然排序（升序），支持基本数据类型和实现Comparable接口的对象数组。

• sort(数组, 比较器)：通过Comparator指定排序规则，支持自定义排序（如降序）。

示例：

// 基本类型升序排序
int[] arr1 = {3, 1, 4, 2};
Arrays.sort(arr1); 
System.out.println(Arrays.toString(arr1)); // [1, 2, 3, 4]

// 对象数组定制排序（降序）
Integer[] arr2 = {3, 1, 4, 2};
Arrays.sort(arr2, (a, b) -> b - a); // 用Lambda表达式指定降序
System.out.println(Arrays.toString(arr2)); // [4, 3, 2, 1]

二、使用注意事项

1. 线程安全性：Arrays类的方法均为静态方法，且未同步，多线程环境下需手动保证线程安全。
2. 对象数组操作：对对象数组使用sort()时，若未实现Comparable或未指定Comparator，会抛出ClassCastException。
3. 性能考量：sort()对基本类型采用双轴快速排序，对对象数组采用 TimSort（归并排序变种），效率较高，无需重复造轮子。

总结

Arrays工具类涵盖了日常开发中常用的数组处理场景。掌握toString()、binarySearch()、copyOf()、sort()等方法，能显著减少重复代码，提升开发效率。实际使用时需注意数组的有序性、范围边界及数据类型适配，让数组操作更简洁高效。