一、数组是否可以变长？

我们都知道，数组时定长的，初始化时一定要给定长度，由于这个长度的问题，我们在实际的开发中，会更倾向于使用容器，如ArrayList等，使用容器类时，无需考虑长度问题，因为容器已经帮我们处理了，那么数组就没有办法变长了吗？当然不是，ArrayList就是基于数组实现的，我们可以看看ArrayList是如何处理的

二、ArrayList的实现原理

ArrayList用一个Object数组作为其内部操作，并有一个成员变量size代表容器的长度

<span style="color:#000000"><code>    <span style="color:#000088">private</span> <span style="color:#000088">transient</span> Object[] elementData;
    <span style="color:#000088">private</span> <span style="color:#000088">int</span> size;</code></span>

添加数据时，调用add()方法：

<span style="color:#000000"><code><span style="color:#000088">public</span> <span style="color:#000088">boolean</span> <span style="color:#009900">add</span>(E e) {
      ensureCapacityInternal(size + <span style="color:#006666">1</span>);  <span style="color:#880000">// Increments modCount!!</span>
      elementData[size++] = e;
      <span style="color:#000088">return</span> <span style="color:#000088">true</span>;
 }</code></span>

<span style="color:#000000"><code>    <span style="color:#000088">private</span> <span style="color:#000088">void</span> <span style="color:#009900">ensureCapacityInternal</span>(<span style="color:#000088">int</span> minCapacity) {
        modCount++;
        <span style="color:#880000">// 如果添加了新元素后的长度超出了原来的长度，则需要扩容</span>
        <span style="color:#000088">if</span> (minCapacity - elementData.length > <span style="color:#006666">0</span>)
            grow(minCapacity);
    }</code></span>

可以看到扩容的核心代码在grow方法中：

<span style="color:#000000"><code>    <span style="color:#000088">private</span> <span style="color:#000088">void</span> <span style="color:#009900">grow</span>(<span style="color:#000088">int</span> minCapacity) {
        <span style="color:#000088">int</span> oldCapacity = elementData.length;
        <span style="color:#880000">//扩容，生成新容量，为原来的2倍</span>
        <span style="color:#000088">int</span> newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> <span style="color:#006666">1</span>);
        <span style="color:#000088">if</span> (newCapacity - minCapacity < <span style="color:#006666">0</span>)
            newCapacity = minCapacity;
        <span style="color:#000088">if</span> (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > <span style="color:#006666">0</span>)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        <span style="color:#880000">// 把数组扩大到新长度</span>
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }</code></span>

elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity)

API文档的解释是：复制指定的数组，截取或用 null 或 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度

也就是说，通过Arrays.copyOf，将数组elementData的长度扩大到newCapacity，扩大的部分填充由数组类型决定

例如：

<span style="color:#000000"><code>        int[] a = new int[]{<span style="color:#006666">1</span>,<span style="color:#006666">2</span>}<span style="color:#880000">;</span>
        System<span style="color:#009900">.out</span><span style="color:#009900">.println</span>(<span style="color:#009900">"扩容前长度："</span> + a<span style="color:#009900">.length</span>)<span style="color:#880000">;</span>
        a = Arrays<span style="color:#009900">.copyOf</span>(a, <span style="color:#006666">3</span>)<span style="color:#880000">;</span>
        System<span style="color:#009900">.out</span><span style="color:#009900">.println</span>(<span style="color:#009900">"扩容后长度："</span> + a<span style="color:#009900">.length</span>)<span style="color:#880000">;</span>
        System<span style="color:#009900">.out</span><span style="color:#009900">.println</span>(<span style="color:#009900">"填充的数据："</span> + a[<span style="color:#006666">2</span>])<span style="color:#880000">;</span></code></span>

输出：
扩容前长度：2
扩容后长度：3
填充的数据：0

　　我们来查看一下Arrays.copyOf源代码，看看它做了什么：

<span style="color:#000000"><code>    <span style="color:#000088">public</span> <span style="color:#000088">static</span> <span style="color:#000088">int</span>[] <span style="color:#009900">copyOf</span>(<span style="color:#000088">int</span>[] original, <span style="color:#000088">int</span> newLength) {
        <span style="color:#000088">int</span>[] copy = <span style="color:#000088">new</span> <span style="color:#000088">int</span>[newLength];
        System.arraycopy(original, <span style="color:#006666">0</span>, copy, <span style="color:#006666">0</span>,
                         Math.min(original.length, newLength));
        <span style="color:#000088">return</span> copy;
    }</code></span>

　　Arrays.copyOf方法中，重新创建了一个新长度的数组，并且通过System.arraycopy方法把原来的数组复制到新数组中，最后返回。System.arraycopy是一个本地的系统方法，采用的是直接对内存中的数据块进行复制，是一块一块复制的（操作系统中有讲到），所以比我们平时for循环一个一个复制要快得多。

三、效率

　　值得注意这些问题，什么时候会扩容？扩容会影响效率吗？如果影响要怎么避免？
　　当增加元素后的size 大于原来的size时，就需要扩容，而扩容需要复制数组，小数据量还好，而大数据量的时候肯定很影响效率！注意到，ArrayList中有两个和size相关构造函数：

<span style="color:#000000"><code>    <span style="color:#000088">public</span> <span style="color:#009900">ArrayList</span>() {
        <span style="color:#000088">this</span>(<span style="color:#006666">10</span>);
    }

    <span style="color:#000088">public</span> <span style="color:#009900">ArrayList</span>(<span style="color:#000088">int</span> initialCapacity) {
        <span style="color:#000088">super</span>();
        <span style="color:#000088">if</span> (initialCapacity < <span style="color:#006666">0</span>)
            <span style="color:#000088">throw</span> <span style="color:#000088">new</span> IllegalArgumentException(<span style="color:#009900">"Illegal Capacity: "</span>+
                                               initialCapacity);
        <span style="color:#000088">this</span>.elementData = <span style="color:#000088">new</span> Object[initialCapacity];
    }</code></span>

　　第一个构造函数给定默认容量size为10，而第二个函数默认size自定义，那么我们看这两个构造函数在大数据量的情况：

<span style="color:#000000"><code><span style="color:#000088">public</span> <span style="color:#000088">abstract</span> <span style="color:#000088">class</span> Array1 {

    <span style="color:#000088">public</span> <span style="color:#000088">static</span> <span style="color:#000088">void</span> <span style="color:#009900">main</span>(String[] args) {
        <span style="color:#000088">long</span> b1 = System.currentTimeMillis();
        List<Integer> list1 = <span style="color:#000088">new</span> ArrayList<Integer>();
        <span style="color:#000088">for</span>(<span style="color:#000088">int</span> i =<span style="color:#006666">0</span>; i < <span style="color:#006666">10000000</span>; i++){
            list1.add(i);
        }
        <span style="color:#000088">long</span> e1 = System.currentTimeMillis();

        System.<span style="color:#000088">out</span>.println(<span style="color:#009900">"时间为 : "</span> + (e1-b1));

        <span style="color:#000088">long</span> b2 = System.currentTimeMillis();
        List<Integer> list2 = <span style="color:#000088">new</span> ArrayList<Integer>(<span style="color:#006666">10000000</span>);
        <span style="color:#000088">for</span>(<span style="color:#000088">int</span> i =<span style="color:#006666">0</span>; i < <span style="color:#006666">10000000</span>; i++){
            list2.add(i);
        }
        <span style="color:#000088">long</span> e2 = System.currentTimeMillis();

        System.<span style="color:#000088">out</span>.println(<span style="color:#009900">"时间为 : "</span> + (e2-b2));
    }

}</code></span>

结果如下：
时间为 : 7878
时间为 : 283

所以：请为你的ArrayList指定初始容量！

三、Arrays类的使用

Arrays类包含用来操作数组（比如排序和搜索）的各种方法，这个类是必须熟练使用的！
该类的常用方法有：

方法	解释
asList(T… a)	返回一个受指定数组支持的固定大小的列表
copyOf(int[] original，int newLength)	复制指定的数组，填充的数据由数组类型决定，以使副本具有指定的长度
copyOfRange(long[] original, int from, int to)	将指定数组的指定范围复制到一个新数组
equals(int[] a, int[] a2)	如果两个指定的 int 型数组彼此相等，则返回 true
fill(int[] a, int val)	将指定的 int 值分配给指定 int 型数组的每个元素
sort(int[] a)	对指定的 int 型数组按数字升序进行排序

<span style="color:#000000"><code>以上只用int类型数组做为example，同理其他类型数组同样的操作
</code></span>

四、copyOf的陷阱，数组的浅拷贝

当数组类型不是基本数据类型时，数组内存放的是对象的引用，因此在copyOf复制对象数组时，千万要注意，复制的对象的引用而不是对象本身！

<span style="color:#000000"><code>class Person{
    <span style="color:#000088">int</span> age;

    <span style="color:#000088">public</span> <span style="color:#000088">int</span> <span style="color:#009900">getAge</span>() {
        <span style="color:#000088">return</span> age;
    }

    <span style="color:#000088">public</span> <span style="color:#000088">void</span> <span style="color:#009900">setAge</span>(<span style="color:#000088">int</span> age) {
        <span style="color:#000088">this</span>.age = age;
    }

}

<span style="color:#000088">public</span> <span style="color:#000088">class</span> Array2 {

    <span style="color:#000088">public</span> <span style="color:#000088">static</span> <span style="color:#000088">void</span> <span style="color:#009900">main</span>(String[] args) {
        Person p = <span style="color:#000088">new</span> Person();
        p.setAge(<span style="color:#006666">20</span>);
        Person[] a = <span style="color:#000088">new</span> Person[]{p};
        Person[] b = Arrays.copyOf(a, a.length);
        a[<span style="color:#006666">0</span>].setAge(<span style="color:#006666">30</span>);
        System.<span style="color:#000088">out</span>.println(<span style="color:#009900">"a的年龄："</span> + a[<span style="color:#006666">0</span>].getAge());
        System.<span style="color:#000088">out</span>.println(<span style="color:#009900">"b的年龄："</span> + b[<span style="color:#006666">0</span>].getAge());
    }
}</code></span>

输出：
a的年龄：30
b的年龄：30

可以看见，a改变其值后，连b的值都改变了，这就是浅拷贝问题

数组（一）：ArrayList的实现和Arrays类的使用