Java数组扩容实现

介绍

数组是Java中最基础的数据结构之一，常用于存储一组有序的元素。当数组中的元素个数超过数组容量时，就需要对数组进行扩容，以容纳更多的元素。本文将介绍Java数组扩容的实现方式及其优化。

普通的数组扩容实现

Java中的数组长度是不可变的，因此当需要添加更多元素时，就需要创建一个更大的数组，将原数组中所有元素拷贝至新数组中，最后再将新元素添加到新数组中。这是最常见也是最简单的数组扩容实现方式。

public static int[] expandArray(int[] originalArray){
    int[] expandedArray = new int[originalArray.length * 2];
    System.arraycopy(originalArray, 0, expandedArray, 0, originalArray.length);
    return expandedArray;
}

上述代码将原数组扩容为原数组长度的两倍，使用了System类中的arraycopy()方法来实现数组的拷贝。这个方法能够非常高效地将原数组的元素拷贝至新数组中，避免了手动循环拷贝可能带来的性能损失。

合理设置数组扩容时的增量

虽然上述代码能够正确地实现了数组扩容，但是如果总是将数组长度翻倍来进行扩容，就会造成大量浪费。因此就需要在扩容时合理地设置数组的增量。

通常情况下，可以将增量设置为原始数组的一半长度。这样做的好处在于，随着数组长度的增加，每次扩容所增加的额外空间将会越来越少，从而降低内存的消耗。

public static int[] expandArray(int[] originalArray){
    int[] expandedArray = new int[originalArray.length + originalArray.length / 2];
    System.arraycopy(originalArray, 0, expandedArray, 0, originalArray.length);
    return expandedArray;
}

上述代码实现了数组扩容时增量设置的优化方法，将扩容增量从之前的数组长度翻倍变为数组长度的一半。这样所扩容的空间相对较小，可以节约内存。

使用ArrayList替代数组

Java中的ArrayList类继承自AbstractList类，实现了List接口，是一种可变大小的数组的实现方式。在插入和删除元素时，ArrayList会自动对数组进行扩容、收缩，避免了人工扩容带来的麻烦，也提高了代码的易读性和可维护性。

ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add(1); //自动扩容
arrayList.add(2);
arrayList.remove(0); //自动收缩

上述代码使用ArrayList类，成功地实现了元素的添加和删除。在添加元素时，如果数组容量已满，ArrayList会自动将其容量扩大至原来的一倍；在删除元素时，如果空余空间过多，ArrayList会自动将其容量缩小至大小合理的程度。

总结

本文介绍了Java数组扩容的三种方式，包括普通的数组扩容实现、合理设置数组扩容时的增量以及使用ArrayList替代数组。这些方法都有各自的优点和缺点，需要在实际应用时加以权衡。在进行数组扩容时，一定要注意选择合适的方式，避免造成过多的内存浪费，提高代码的性能和可读性。