三分钟了解 System.arraycopy

三分钟了解 System.arraycopy

System.arraycopy 方法 是 Java 中 System 类提供的 arraycopy 方法，是一个 native（本地）方法，用于高效地复制数组内容。以下是详细解释：

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方法签名解析

public static native void arraycopy(
    Object src,  int srcPos,   // 源数组及起始位置
    Object dest, int destPos,  // 目标数组及起始位置
    int length                 // 要复制的元素个数
);

参数说明

参数	类型	作用
src	Object	源数组（可以是任意类型的数组，如 int[]、String[] 等）。
srcPos	int	源数组中开始复制的起始索引（从 0 开始）。
dest	Object	目标数组（必须与源数组类型兼容）。
destPos	int	目标数组中粘贴数据的起始索引。
length	int	要复制的元素数量（从 srcPos 开始计算）。

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核心功能

1. 高效复制

   • 直接通过 JVM 底层实现（native 方法）操作内存，比手动循环复制更快。
   • 适用于大规模数据拷贝（如数组扩容、批量数据迁移）。

2. 浅拷贝（Shallow Copy）

   • 仅复制数组元素的引用（对于对象数组），不克隆对象本身。

3. 数据覆盖规则

   • 如果 src 和 dest 是同一个数组，会自动处理重叠区域（类似 memmove）。

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使用示例

int[] src = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] dest = new int[5];

// 将 src 从索引 1 开始的 3 个元素，复制到 dest 的索引 0 处
System.arraycopy(src, 1, dest, 0, 3);
// dest 结果: [2, 3, 4, 0, 0]

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注意事项

1. 异常情况

   • 如果参数不合法（如 null 数组、越界索引、负长度），抛出：
     • NullPointerException（数组为 null）
     • ArrayStoreException（数组类型不兼容）
     • IndexOutOfBoundsException（索引或长度越界）。

2. 性能优势

   • 比手动 for 循环复制快约 5-10 倍（实测数据，依赖 JVM 实现）。

3. 多线程安全

   • 无锁操作，但需保证源数组和目标数组不被并发修改。

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底层实现（JVM 角度）

graph LR A[Java 调用 arraycopy] --> B[JVM 的 native 方法] B --> C[C++ 实现: memcpy/memmove] C --> D[CPU 指令优化: REP MOVSB*]

注：现代 JVM 会根据硬件特性选择最优复制指令（如 SSE/AVX 向量化指令）。

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典型应用场景

1. 集合类扩容
   • ArrayList 的 grow() 方法中用于拷贝旧数组到新数组。
2. 批量数据操作
   • 需要快速截取、合并或移动数组片段时。
3. 零拷贝优化
   • 结合 ByteBuffer 用于网络 I/O 或文件操作。