Java数组操作：toBeBetterJavaer Arrays工具类详解
项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/to/toBeBetterJavaer 在Java开发中，数组（Array）是一种基础且常用的数据结构，但原生数组操作往往繁琐且容易出错。java.util.Arrays工具类封装了大量高效数组操作方法，能显著提升开发效率。本文基于toBeBetterJavaer项目的数组基础文档和Arrays工具类详解，系统讲解Arrays工具类的核心功能与实战应用。
一、Arrays工具类概述
Arrays类是Java标准库提供的数组操作工具类，位于java.util包下，包含静态方法用于数组的创建、排序、查找、比较、转换等操作。其设计目标是简化数组操作复杂度，避免重复编码。
核心功能模块
- 创建与填充：
copyOf()/copyOfRange()/fill() - 比较与哈希：
equals()/hashCode() - 排序与检索：
sort()/binarySearch() - 转换与工具：
asList()/toString()/stream()
二、数组创建与填充
1. copyOf：数组截取与扩容
该方法通过复制原数组创建新数组，支持长度调整。当目标长度小于原数组时截取，大于时用默认值填充（对象类型为null，基本类型为对应零值）。
String[] intro = {"沉", "默", "王", "二"};
String[] shortArr = Arrays.copyOf(intro, 3); // 截取前3个元素
String[] longArr = Arrays.copyOf(intro, 5); // 扩容并填充null
System.out.println(Arrays.toString(shortArr)); // [沉, 默, 王]
System.out.println(Arrays.toString(longArr)); // [沉, 默, 王, 二, null]
ArrayList的动态扩容机制即使用此方法：ArrayList.grow()通过Arrays.copyOf()实现底层数组的扩容。
2. copyOfRange：范围复制
按指定索引范围复制数组，语法为copyOfRange(原数组, 起始索引, 结束索引)，含头不含尾。
String[] intro = {"沉", "默", "王", "二"};
String[] rangeArr = Arrays.copyOfRange(intro, 1, 3); // 复制索引1-2的元素
System.out.println(Arrays.toString(rangeArr)); // [默, 王]
3. fill：批量填充
快速初始化数组元素，支持全量填充或指定范围填充。
String[] arr = new String[4];
Arrays.fill(arr, "沉默王二");
System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [沉默王二, 沉默王二, 沉默王二, 沉默王二]
三、数组比较与哈希
1. equals：数组相等性判断
比较两个数组是否逻辑相等（长度相同且对应位置元素相等），支持所有基本类型和引用类型数组。
int[] a = {1, 2, 3};
int[] b = {1, 2, 3};
int[] c = {1, 3, 2};
System.out.println(Arrays.equals(a, b)); // true
System.out.println(Arrays.equals(a, c)); // false
2. hashCode：数组哈希值计算
生成数组的哈希码，用于集合中的快速查找。两个相等的数组会生成相同哈希码。
String[] intro = {"沉", "默", "王", "二"};
System.out.println(Arrays.hashCode(intro)); // 868681617
四、排序与检索
1. sort：高效排序
对数组进行原地排序，基本类型使用双轴快速排序，引用类型使用TimSort算法。
String[] words = {"banana", "apple", "cherry"};
Arrays.sort(words);
System.out.println(Arrays.toString(words)); // [apple, banana, cherry]
2. binarySearch：二分查找
在已排序数组中快速定位元素，返回索引值；未找到时返回-(插入点+1)。
int[] nums = {10, 20, 30, 40};
Arrays.sort(nums);
int index = Arrays.binarySearch(nums, 30);
System.out.println(index); // 2（元素30的索引）
五、数组转换工具
1. asList：数组转List
将数组转换为List视图，注意返回的是Arrays.ArrayList（固定长度），需二次包装为java.util.ArrayList才能进行增删操作。
String[] intro = {"沉", "默", "王", "二"};
List<String> fixedList = Arrays.asList(intro); // 固定长度
List<String> mutableList = new ArrayList<>(fixedList); // 可变列表
2. toString：数组格式化输出
将数组转换为可读性强的字符串表示，避免直接打印数组对象时显示内存地址。
int[] nums = {1, 2, 3};
System.out.println(nums); // [I@3d075dc0（直接打印对象）
System.out.println(Arrays.toString(nums)); // [1, 2, 3]（格式化输出）
3. stream：数组转流
Java 8新增功能，将数组转换为Stream流，支持函数式操作。
int[] nums = {1, 2, 3, 4};
long count = Arrays.stream(nums)
.filter(n -> n % 2 == 0)
.count();
System.out.println(count); // 2（偶数个数）
六、高级操作：setAll与parallelPrefix
1. setAll：函数式填充
Java 8新增，通过索引函数生成数组元素，支持动态计算。
int[] squares = new int[5];
Arrays.setAll(squares, i -> i * i); // 索引平方
System.out.println(Arrays.toString(squares)); // [0, 1, 4, 9, 16]
2. parallelPrefix：并行累积计算
对数组元素进行累积操作，支持并行计算提升性能。
int[] arr = {1, 2, 3, 4};
Arrays.parallelPrefix(arr, (left, right) -> left + right);
System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [1, 3, 6, 10]（累加效果）
七、实战应用场景
1. 数组深拷贝
结合copyOfRange实现多维数组的部分复制：
int[][] matrix = {{1,2},{3,4},{5,6}};
int[][] subMatrix = Arrays.copyOfRange(matrix, 1, 3); // 复制行1-2
2. 自定义对象排序
对引用类型数组排序时，需实现Comparable接口或提供Comparator：
Person[] people = {new Person("张三", 20), new Person("李四", 18)};
Arrays.sort(people, Comparator.comparingInt(Person::getAge));
3. 数组去重
利用HashSet实现数组去重：
String[] arr = {"a", "b", "a", "c"};
String[] unique = Arrays.stream(arr).distinct().toArray(String[]::new);
八、注意事项
-
数组与集合转换陷阱：
Arrays.asList()返回的列表不支持add/remove操作，需用new ArrayList<>(Arrays.asList())转为可变列表。 -
基本类型与包装类型：避免
int[]与Integer[]混用，如Arrays.asList(int[])会返回List<int[]>而非List<Integer>。 -
线程安全：Arrays工具类的方法均为静态方法，无状态，线程安全。
-
性能考量：
parallelPrefix和parallelSort在大数据量时性能优势明显，小数据量可能因线程开销导致效率降低。
九、项目资源索引
- 数组基础概念：docs/src/array/array.md
- Arrays工具类完整API：docs/src/common-tool/arrays.md
- 集合框架与数组转换：docs/src/collection/arraylist.md
- Java 8 Stream操作：docs/src/java8/stream.md
- 排序算法原理：docs/src/algorithm/sort.md
通过掌握Arrays工具类，开发者可大幅减少数组操作的样板代码，提升代码可读性和执行效率。建议结合项目示例代码深入理解各方法的实现细节与性能特性。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
