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arraycopy()函数如何实现数组拷贝?

发布时间:2023-06-20 22:27:57

arraycopy()函数是Java语言定义的一个数组复制函数,它提供了一种快速和方便的方法来实现数组之间的数据复制。arraycopy()函数可以实现原数组和目标数组之间的快速无损拷贝,而且还可以从原数组的任意位置开始拷贝。

arraycopy()函数是Java.lang.System类中的一个静态方法, 它的定义如下:

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

arraycopy()函数的参数包括三个源数组(src)参数,一个目标数组(dest)参数,一个源数组的开始位置参数(srcPos)、一个目标数组的开始位置参数(destPos)以及要复制的元素数量参数(length)。其中:

- src:原始数组。源数组可以是任何类型的数组。

- srcPos:源数组要复制的起始位置。

- dest:目标数组。目标数组可以是任何类型的数组。

- destPos:目标数组要复制的起始位置。

- length:要复制的元素数量。

在实现数组拷贝时,arraycopy()函数采用了一种叫做“内存复制”的技术。这种技术直接将内存中的数据复制到目标数组中,而不需要利用中间变量进行逐个数据的拷贝,因此复制速度非常快。

下面我们来看一下arraycopy()函数的内部实现:

public static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length) {
	if (src == null || dest == null) {
		throw new NullPointerException();
	}
	if (!(src instanceof Object[] || src instanceof byte[] || src instanceof short[] ||
		src instanceof int[] || src instanceof long[] ||	src instanceof char[] ||
		src instanceof float[] || src instanceof double[])) {
		throw new ArrayStoreException();
	}
	if (!(dest instanceof Object[] || dest instanceof byte[] ||	dest instanceof short[] ||
		dest instanceof int[] || dest instanceof long[] ||	dest instanceof char[] ||
		dest instanceof float[] || dest instanceof double[])) {
		throw new ArrayStoreException();
	}
	if (length < 0) {
		throw new NegativeArraySizeException();
	}
	if (srcPos < 0 || destPos < 0 || srcPos + length > Array.getLength(src)
		|| destPos + length > Array.getLength(dest)) {
		throw new IndexOutOfBoundsException();
	}
	if (src == dest && destPos > srcPos && destPos < srcPos + length) {
		for (int i = length - 1; i >= 0; i--) {
			Array.set(dest, destPos + i, Array.get(src, srcPos + i));
		}
	} else {
		// use native method for primitive array
		int srcBaseOffset = UNSAFE.arrayBaseOffset(src.getClass());
		int destBaseOffset = UNSAFE.arrayBaseOffset(dest.getClass());
		long srcAddress = UNSAFE.arrayIndexScale(src.getClass()) == 1 ?
			UNSAFE.getByte(src, srcBaseOffset + srcPos) :
			UNSAFE.getShort(src, srcBaseOffset + srcPos * 2);
		long destAddress = UNSAFE.arrayIndexScale(dest.getClass()) == 1 ?
			UNSAFE.getByte(dest, destBaseOffset + destPos) :
			UNSAFE.getShort(dest, destBaseOffset + destPos * 2);
		UNSAFE.copyMemory(srcAddress, destAddress, (long) length *
			UNSAFE.arrayIndexScale(src.getClass()));
	}
}

在这段代码中,首先会检查源数组(src)和目标数组(dest)是否为空,如果为空则会抛出NullPointerException异常。接着,会检查源数组和目标数组是否是合法的数组类型,如果不合法则会抛出ArrayStoreException异常。在检查完参数后,会利用内存复制技术直接将原始数组的元素复制到目标数组中。

如果原数组和目标数组地址相同(即源数组和目标数组是同一个数组),而且目标数组的开始位置在源数组开始位置的后面,则arraycopy()函数会逐个地复制数组中的元素。在这种情况下,如果目标数组的开始位置在源数组的开始位置前面,则arraycopy()函数会从数组的最后一个元素开始逐个复制,以确保数组中的元素正确地移动。

如果原数组和目标数组地址不相同,则arraycopy()函数会利用本地方法(native method)来实现基本数据类型数组的复制,即通过操作系统内存映射的方式直接将数据从源数组中读取到内存中,然后再将数据写入到目标数组的内存空间中。本地方法具有较高的执行效率和较低的内存开销,在Java中可以利用JNI(Java Native Interface)来实现本地方法的调用。

综上所述,arraycopy()函数利用“内存复制”技术实现了数组之间的快速拷贝,无论何时,只要需要将一个数组中的数据复制到另一个数组中,这个函数都可以方便地进行调用,并且效果十分出色。