java.lang.System下的arraycopy和java.util.Arrays.copyOf方法

(1) java.lang.System.arraycopy

public static native void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length);
问题：方法没有任何的实现，具体是如何实现的呢？

以下是关于该方法具体的说明：

* @param      src      the source array.

* @param      srcPos   starting position in the source array.

* @param      dest     the destination array.

* @param      destPos  starting position in the destination data.

* @param      length   the number of array elements to be copied.

* @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>.

(2) java.util.Arrays.copyOf

public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) {
return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());
}

public static <T, U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
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;
}

两者的最大区别是：

    arraycopy 方法会因为新数组大小比旧数组大小小而报IndexOutOfBoundsException

    copyOf 则不会因此报错，因为copyOf 的返回值是在内部new好的copy 数组，而该copy数组new的大小就等于newLength，故即使在客户端指定好了新数组newArray 的大小，接收到返回值后也是指向底层new出来的数组copy换句话说，在客户端代码中即使不给新数组new对象，如：String[]
newStr = null; 那么对于arraycopy 是会报NullPointerException 的错误的，而对于java.util.Arrays 中的copyOf 方法则由于jdk 底层已经new 出了对象而不会报该错误！

    不过需要特别注意的是：copyOf 方法最后也是调用System.arraycopy的方法，不过由于前面的准备，异常情况就不会出现了。

下面是一个具体实例：

public class ArrayCopyOf {
public static void main(String[] args) {
String[] oldStr = new String[6];
setValues(oldStr);
String[] newStr = null;
newStr = java.util.Arrays.copyOf(oldStr, 6);
//System.arraycopy(oldStr, 0, newStr, 0, oldStr.length);
// 会报错NullPointerException ，如果改为newStr = new String[5],
// 那么调用Arrays.copyOf 方法不会报错，而调用System.arraycopy 方法
// 则回报IndexOutOfBoundsException
print(oldStr);
print(newStr);
System.out.println(oldStr.length);
System.out.println(newStr.length);
}

private static void print(String[] newStr) {
// TODO Auto-generated method stub
for (int i = 0; i < newStr.length; i++) {
System.out.print(newStr[i] + " : ");
}
System.out.println();
}

private static void setValues(String[] oldStr) {
// TODO Auto-gemmnerated method stub
for (int i = 0; i < oldStr.length; i++) {
oldStr[i] = "str " + i;
}
}
}

与此同时，java.util.Arrays 还重载了很多copyOf 方法：

public static byte[] copyOf(byte[] original, int newLength) {
byte[] copy = new byte[newLength];
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
Math.min(original.length, newLength));
return copy;
}
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;
}

等等；

现在再来讨论下ArrayList 中对该两个方法的使用情况：

    由于ArrayList 底层是用数组实现的，那么就必然会面临两个问题：

    (1) 一开始必须要指定一个初始化的数组大小；

    java.util.ArrayList 中初始化ArrayList 大小是10 ：

private transient Object[] elementData;// 为什么要设置成transient? 不想被序列化？
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: " + initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
public ArrayList() {
this(10);
}

    (2) 当数组容量不够时，能够动态增加容量。

java.util.ArrayList 中的add(E e) 方法
public boolean add(E e) {
ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (minCapacity > oldCapacity) {
Object oldData[] = elementData;
int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
if (newCapacity < minCapacity)
newCapacity = minCapacity;
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
}

    可见，每次添加元素时，JDK 都会先检查数组elementData 的容量是否已经满了，如果满了，就会调用Arrays.copyOf 方法，用elementData 中的元素和新数组的长度构造一个新的数组，并重新赋值给elementData数组。此处不难看出，由于需求是把长度已经增长了的elementData 数组重新赋值给elementData ，故直接使用System.arraycopy 方法是不适合的。

    另外，新数组长度的改变也是有讲究的，JDK 的设计是每次有新的扩展数组长度的需要到来时，就按int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1; 的算法构造新数组的长度，不难看出，这种算法构造出来的新的数组长度的增量都会比上一次大( 而且是越来越大) ，即认为客户需要增加的数据很多，而避免频繁newInstance 的情况。

    下面再来看ArrayList 中的toArray 方法

public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}

public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
// Make a new array of a's runtime type, but my contents:
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}

    此处主要看第二个toArray 方法，可见，客户是想把ArrayList 中的元素转换成数组并存放到指定的a 数组中，因此就要判断a.length 与elementData 当前的大小了，如果a.length<size, 那么调用System.arraycopy 方法是肯定会报错的，故必须调用Arrays.copyOf 方法，而如果a.length>=size 那么就比不上调用System.arraycopy 方法来得方便了( 因为根据上面说的，Arrays.copyOf 方法最终也是调用System.arraycopy方法的) 。

    综上所述，可以总结：在允许的情况下，尽量调用System.arraycopy 方法，实在不行再调用Arrays.copyOf 方法。