Arrays工具类使用与源码分析(1)
2024-08-30 00:56:41
- Arrays工具类主要是方便数组操作的，学习好该类可以让我们在编程过程中轻松解决数组相关的问题，简化代码的开发。
- Arrays类有一个私有的构造函数，没有对外提供实例化的方法，因此无法实例化对象。因为该类是个工具类，因此使用的时候主要使用静态方法。
- 由于数组里面可包含的对象类型很多，比如int、long、float等等，因此Arrays的静态方法有很多重载的方法。我们在学习研究的过程中只需要针对一种类型研究透即可。
由于Arrays的方法很多，这一章我们主要从简单的方法进行分析。
toString方法
使用方式：
Arrays工具类的toString方法，主要将数组转换为字符串。这在我们打印数组内容的时候非常有用。
public static void main(String[] args) {
int[] a = {9, 9, 9, 9, 9};
int[] b = null;
int[] c = new int[10];
int[] d = {};
System.out.println(Arrays.toString(a));
System.out.println(Arrays.toString(b));
System.out.println(Arrays.toString(c));
System.out.println(Arrays.toString(d));
}
返回结果如下：
[9, 9, 9, 9, 9]
null
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[]
源码分析
我们只分析一种类型的，比如整型，其余类型的代码大体类似。注意该方法没有对原有数组进行改变，只是新产生了一个包含数组内容的字符串。
public static String toString(int[] a) {
if (a == null)
return "null";
int iMax = a.length - 1;
if (iMax == -1)
return "[]";
StringBuilder b = new StringBuilder();
b.append('[');
for (int i = 0; ; i++) {
b.append(a[i]);
if (i == iMax)
return b.append(']').toString();
b.append(", ");
}
}
如果数组为null，则返回 null 字符串
用一个变量 iMax 存储数组长度减一的值。此值如果为 -1，表示 数组长度为0，那么就返回字符串 [].
使用StringBuilder合并字符串，遍历数组，组装字符串。并且使用[]括起来。
fill方法
Arrays工具类的fill方法，主要将数组进行填充。比如我们新建了一个数组，之后想对其元素全部初始化为100，这个时候使用for循环进行赋值则显得麻烦，直接使用工具方法便可完成此功能。
使用方式一
public static void main(String[] args) {
int[] a = {9, 9, 9, 9, 9};
Arrays.fill(a, 1);//全部置为1，将原有的9覆盖
int[] c = new int[10];
Arrays.fill(c, 3);//全部置为3，类似与赋值
int[] d = {};
Arrays.fill(d, 4);//无意义
System.out.println(Arrays.toString(a));
System.out.println(Arrays.toString(c));
System.out.println(Arrays.toString(d));
}
返回结果如下：
[1, 1, 1, 1, 1]
[3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3]
[]
从上面的使用方式来看，这个方法最适合新建一个数组之后，给数组赋值一个初始值，并且这个初始值并不是各个类型默认的值，如0之类的。
源码分析：非常简单，遍历赋值。
public static void fill(int[] a, int val) {
for (int i = 0, len = a.length; i < len; i++)
a[i] = val;
}
使用方式二
对数组的部分元素填充一个值，从起始位置到结束位置，取头不取尾。
public static void main(String[] args) {
int[] a = {9, 9, 9, 9, 9};
Arrays.fill(a, 1, 3, 4);
//[9, 4, 4, 9, 9]
System.out.println(Arrays.toString(a));
}
源码分析：这种部分赋值的方法注意需要记住方法里面的参数的含义即可，通过源码可以清楚看出：
public static void fill(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int val) {
rangeCheck(a.length, fromIndex, toIndex);
for (int i = fromIndex; i < toIndex; i++)
a[i] = val;
}
- 第一个参数是待填充的数组
- 第二个参数是待填充数组的起始索引位置（包含）
- 第三个参数是待填充数组的结束索引位置（不包含）
- 第四个参数是要填充的数值
下面是参数校验的功能：
private static void rangeCheck(int arrayLength, int fromIndex, int toIndex) {
if (fromIndex > toIndex) {
throw new IllegalArgumentException(
"fromIndex(" + fromIndex + ") > toIndex(" + toIndex + ")");
}
if (fromIndex < 0) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(fromIndex);
}
if (toIndex > arrayLength) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(toIndex);
}
}
copyOf方法
使用方式
copyOf方法的功能是拷贝一个数组。它内部是使用了System.arraycopy方法进行拷贝。首先看下使用方式。
public static void main(String[] args) {
int[] a = {1, 2};
System.out.println(Arrays.toString(a)); //[1, 2]
int[] b = Arrays.copyOf(a, 0);
System.out.println(Arrays.toString(b)); //[]
int[] c = Arrays.copyOf(a, 1);
System.out.println(Arrays.toString(c)); //[1]
int[] d = Arrays.copyOf(a, 2); //实际可用a.length替代2
System.out.println(Arrays.toString(d)); //[1, 2]
int[] e = Arrays.copyOf(a, 3);
System.out.println(Arrays.toString(e)); //[1, 2, 0]
}
源码分析：
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;
}
该方法需要一个原数组和一个需要生成新数组的长度这两个参数。
- 首先生成一个新数组，使用指定的长度。
- 调用System.arraycopy方法进行生成新的数组。
注意 Math.min(original.length, newLength) 的含义是，如果传入的长度大于原数组的长度，则使用原数组的长度，否则使用新传入的数组长度。
System.arraycopy介绍
/*
* @param src 原数组.
* @param srcPos 从元数据的起始位置开始.
* @param dest 目标数组.
* @param destPos 目标数组的开始起止位置.
* @param length 要拷贝的数组长度.
* @exception IndexOutOfBoundsException if copying would cause
* access of data outside array bounds.
* @exception ArrayStoreException if an element in the <code>src</code>
* array could not be stored into the <code>dest</code> array
* because of a type mismatch.
* @exception NullPointerException if either <code>src</code> or
* <code>dest</code> is <code>null</code>.
*/
public static native void arraycopy(Object src, int srcPos,
Object dest, int destPos,
int length);
示例：
public static void main(String[] args) {
int[] x = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
int[] y = {11, 12, 13, 14, 15, 16, 17};
System.arraycopy(x, 1, y, 1, 5);
System.out.println(Arrays.toString(x));//[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
System.out.println(Arrays.toString(y));//[11, 2, 3, 4, 5, 6, 17]
}
System.arraycopy(x, 1, y, 1, 5); 这句的含义是：
将x数组从第二个位置起拿出5个元素，放置到y数组的第二个位置及以后。
copyOfRange方法
copyOfRange方法同样也是拷贝一个数组，只是拷贝的时候需要指定起始位置和结束位置。而copyOf只能传递拷贝的元素的个数，并且是从原数组的第一个元数开始拷贝。
使用方式：
public static void main(String[] args) {
int[] a = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
System.out.println(Arrays.toString(a)); //[1, 2, 3, 4, 5, 6]
int[] b = Arrays.copyOfRange(a, 1, 4);
System.out.println(Arrays.toString(b)); //[2, 3, 4]
int[] c = Arrays.copyOfRange(a, 1, 10);
System.out.println(Arrays.toString(c)); //[2, 3, 4, 5, 6, 0, 0, 0, 0]
}
源码分析：
public static int[] copyOfRange(int[] original, int from, int to) {
int newLength = to - from;
if (newLength < 0)
throw new IllegalArgumentException(from + " > " + to);
int[] copy = new int[newLength];
System.arraycopy(original, from, copy, 0,
Math.min(original.length - from, newLength));
return copy;
}
首先判断开始位置和结束位置是否合理，不合理就报错，然后和copyOf源码一样，，使用System.arraycopy方法进行生成新的数组。
关于copyOfRange和copyOf拷贝对象，本节不做介绍，后面会仔细分析。
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