Java编程之数组扩容

一、背景

数组在实际的系统开发中用的越来越少了，我们只有在阅读某些开源项目时才会看到数组的使用。在Java中，数组与List、Set、Map等集合类相比，后者使用起来方便，但是在基本数据类型处理方面，数组还是占优势的，而且集合类的底层也都是通过数组实现的。

我们大家都知道，在Java中数组是定长的，一旦初始化以后，就不可以改变其长度，而这在实际应用中是不方便的。举例来说，如果要对班级学生的信息进行统计，因为我们不知道一个班级会有多少学生（随时有入学、退学、转学的学生），所以需要一个足够大的数组来容纳所有的学生（当然，在实际应用场景中，你可以用List或者其他的集合类，本文在此只讨论数据）。那么，究竟需要多大才算足够大呢？事实上，“足够大”只是一个相对的概念，并没有确定的值。所以，当“足够大”变成“足够小”的时候，就会超出数组的最大容量，如何解决呢？那就给数组扩容吧，也许看到此处的朋友会问，你这不是和前面所说的矛盾么？请不要纠结，我这里所说的给数组扩容，只是“婉转”地给数组扩容。那么，怎么个“婉转”扩容呢?还是从例子说起。

二、实例展示

假设一个班级最初规定只能容纳60个学生，但是由于有几个转学的学生突然插进来，整个班级的学生人数达到了80人，这种情况很正常呢，想想我们高中所在的那些强化班就知道是怎么回事了。

第一，先定义一个学生的属性类：Student

public class Student {
        /**
          * 学生编号
          */
        private long studentId; 

       /**
         * 学生姓名
         */
        private String name;
   
        /**
          * 学生年龄
          */
        private int age;
   
         /**
           * 学生性别：0-男，1-女
           */
        private int gender;
   
         /**
           * 学生所在班级
           */
        private String ownerClass;

        public long getStudentId() {
		return studentId;
	}
	
	public void setStudentId(long studentId) {
		this.studentId = studentId;
	}
	
	public String getName() {
		return name;
	}
	
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	
	public int getAge() {
		return age;
	}
	
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
	
	public int getGender() {
		return gender;
	}
	
	public void setGender(int gender) {
		this.gender = gender;
	}
	
	public String getOwnerClass() {
		return ownerClass;
	}
	
	public void setOwnerClass(String ownerClass) {
		this.ownerClass = ownerClass;
	} 
}

第二、编写给数组扩容的工具类：ArrayExtendCapacityUtil

public class ArrayExtendCapacityUtil {
    /**
     * 将数组进行扩容
     * 
     * @param datas
     * @param newLen
     * @return
     */
	public static <T> T[] extendCapacity(T[] datas, int newLen){
	   //负值校验
	   newLen = newLen < 0 ? 0 : newLen;
	   
	   //生成一个新的数组，并copy原来的值
	   return Arrays.copyOf(datas, newLen);
   }
}

第三、编写测试类：ArrayExtendCapacityMain

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ArrayExtendCapacityMain {
   public static void main(String args[]){
	   //一个班规定60个学生
	   Student[] num = new Student[60];
	   System.out.println("初始化：" + num.length);
	   System.out.println("最后一个学生的编号：" + converData(num.length).get(num.length-1).getStudentId());
	   
	   //增加20个学生
	   num = ArrayExtendCapacityUtil.extendCapacity(num, 80);
	   System.out.println("扩容后：" + num.length);
	   System.out.println("扩容后最后一个学生的编号：" + converData(num.length).get(num.length-1).getStudentId());
   }
   
   private static List<Student> converData(int capacity){
	   List<Student> students = new ArrayList<Student>();
	   for(int i=0;i<capacity;i++){
		   Student student = new Student();
		   student.setStudentId(i);
		   student.setName(i+"-King");
		   student.setAge(i+10);
		   student.setGender(i % (i+10) == 0 ? 0 : 1);
		   student.setOwnerClass(i + "-class");	   
		   students.add(student);
	   }	   
	   return students;
   }
}

三、测试结果

初始化：60

最后一个学生的编号：59

扩容后：80

扩容后最后一个学生的编号：79

四、测试结果分析

本文实例中采用的是Arrays数组工具类的copyOf方法，产生了一个newLen长度的新数组，并把原来的值拷贝进去，然后就可以对超长的元素进行赋值。

通过这样的方式，曲折地解决了数组的变长问题。其实，集合的长度自动维护功能的原理与此类似，在实际开发中，如果确实需要变长的数据集，数组也是在考虑范围之内的，不能因为数组是固定长度就将其否定。在这里，我可以直接借用一个结论：对基本数据进行求和计算时，数组的效率是集合的10倍。有兴趣的朋友可以自己证明一下这个结论。

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