java面试题26 java语言的下面几种数组复制方法中，哪个效率最高？

A for 循环逐一复制

B System.arraycopy

C Array.copyOf

D 使用clone方法

效率：System.arraycopy > clone > Arrays.copyOf > for循环

1、System.arraycopy的用法：

   public static void arraycopy(Object src,
                                 int srcPos,
                                 Object dest,
                                 int destPos,
                                 int length)

参数：src - 源数组。srcPos - 源数组中的起始位置。dest - 目标数组。destPos - 目标数据中的起始位置。length - 要复制的数组元素的数量

应用实例：

  public class Main{
        public static void main(String[] args) {
     
             int[] a1={1,2,3,4,5,6};
             int[] a2={11,12,13,14,15,16};
            
             System.arraycopy(a1, 2, a2, 3, 2);
             System.out.print("copy后结果：");
             for(int i=0;i<a2.length;i++){
                 System.out.print(a2[i]+" ");    
             }
        }
    }

运行结果：

2、clone 的用法：

java.lang.Object类的clone()方法为protected类型，不可直接调用，需要先对要克隆的类进行下列操作：

首先被克隆的类实现Cloneable接口；然后在该类中覆盖clone()方法，并且在该clone()方法中调用super.clone()；这样，super.clone()便可以调用java.lang.Object类的clone()方法。

应用实例：

  //被克隆的类要实现Cloneable接口
    class Cat implements Cloneable
    {
        private String name;
        private int age;
        public Cat(String name,int age)
        {
            this.name=name;
            this.age=age;
        }
        //重写clone()方法
        protected Object clone()throws CloneNotSupportedException{  
            return super.clone() ;  
        }
    }
    public class Clone {
        public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
     
            Cat cat1=new Cat("xiaohua",3);
            System.out.println(cat1);
            //调用clone方法
            Cat cat2=(Cat)cat1.clone();
            System.out.println(cat2);
        }
    }

3、复制引用和复制对象的区别

复制引用：是指将某个对象的地址复制，所以复制后的对象副本的地址和源对象相同，这样，当改变副本的某个值后，源对象值也被改变；

复制对象：是将源对象整个复制，对象副本和源对象的地址并不相同，当改变副本的某个值后，源对象值不会改变；

    Cat cat1=new Cat("xiaohua",3);//源对象
            System.out.println("源对象地址"+cat1);
            //调用clone方法，复制对象
            Cat cat2=(Cat)cat1.clone();
            Cat cat3=(Cat)cat1;//复制引用
            System.out.println("复制对象地址："+cat2);
            System.out.println("复制引用地址："+cat3);

输出结果：

可以看出，复制引用的对象和源对象地址相同，复制对象和源对象地址不同

4、Arrays.copyOf 的用法：

Arrays.copyOf有十种重载方法，复制指定的数组，返回原数组的副本。具体可以查看jdk api

背后原理探究

首先要申明的是这4种方法中的前3种是没有本质区别的，对象都是浅复制(复制地址)，而普通类型都是深复制(复制值)，简单来说
浅复制：复制地址，相当于复制了房子(内存数据)的钥匙,一改全改
深复制：复制值，通俗意义上的拷贝，相当于建了一个一模一样的房子(内存的数据)
 接下来说说3种方式：
  System.arraycopy()

    源码如下:
    

    @HotSpotIntrinsicCandidate
        public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos,Object dest,
               int destPos,int length);

可以看到这是一个native(本地)方法,也就是说是用C++写的,所以其效率比非native方法更高

但更要注意的是上面的注解@HotSpotIntrinsicCandidate，我们来看官方对这个注解的解释

 * The {@code @HotSpotIntrinsicCandidate} annotation is specific to the
 * HotSpot Virtual Machine. It indicates that an annotated method
 * may be (but is not guaranteed to be) intrinsified by the HotSpot VM. A method
 * is intrinsified if the HotSpot VM replaces the annotated method with hand-written
 * assembly and/or hand-written compiler IR -- a compiler intrinsic -- to improve
 * performance. The {@code @HotSpotIntrinsicCandidate} annotation is internal to the
 * Java libraries and is therefore not supposed to have any relevance for application
 * code.

注意红字粗体所说,为了提升性能,在JVM里对该注解的进行了手写,这里要提一个叫JNI(Java Native Interface)的东西,普通的native方法通俗的讲就是编译后还要通过JNI再次编译成.cpp文件才能执行.而有 @HotSpotIntrinsicCandidate这个注解的方法在JVM里就是用.cpp文件写好的,所以就跳过了JNI阶段,所以速度就能提升,这也是System.arraycopy()速度冠绝群雄的原因.
Object.clone()

    源码如下：
 

        @HotSpotIntrinsicCandidate
        protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

可以看到它也是native方法，也有@HotSpotIntrinsicCandidate注解，那为啥速度比上面的大哥慢呢？这就要看到官方解释的一句

It indicates that an annotated method may be (but is not guaranteed to be) intrinsified by the HotSpot VM

注意用词：may be (but is not guaranteed to be)，是的，clone()方法就是悲催的but，它并没有被手工写在JVM里面，所以它不得不走JNI的路子，所以它就成了2哥。
 Arrays.copyof()

     源码如下
    

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

3弟也有注解 @HotSpotIntrinsicCandidate，但它甚至不是native方法，所以这个注解也就是混子，也更印证了2哥的待遇，

而且可以很明显的看到里面本质是调用了大哥  System.arraycopy()来实现的，所以效率垫底也是妥妥的。
for()

这个就可以退出群聊吧！for(）无论是基本数据类型还是引用数据类型统统是深复制，而且其也不是封装的函数，所以退出群聊妥妥的。
 最后上测试代码，有兴趣的可以看看：

    package 问题;
     
   

 import java.util.Arrays;
     
    public class CopySpeed implements Cloneable {
     
     
        /*
         *
         * 数组复制速度 1.System.arraycopy() 2.clone() 3.Arrays.copyof() 4.for()
         *
         *
         *
         */
     
        int i = 0;
        String value = "123";
     
        /*
         * 基本数据类型测试
         *
         * */
        public long[] CopySpeedTest(int[] t) {
            /*
             * 初始化所有
             *
             */
            int length = t.length;
            int[] systemCopy = new int[t.length];
            int[] clone = new int[t.length];
            int[] arraysCopyOf = new int[t.length];
            int[] For = new int[t.length];
     
            /*
             * 执行复制操作,并统计时间
             *
             */
     
            long begin = System.currentTimeMillis();
            System.arraycopy(t, 0, systemCopy, 0, t.length);
            long end = System.currentTimeMillis();
            long arraycopyTimes = end - begin;
     
            begin = System.currentTimeMillis();
            clone = t.clone();
            end = System.currentTimeMillis();
            long cloneTimes = end - begin;
     
            begin = System.currentTimeMillis();
            arraysCopyOf = Arrays.copyOf(t, t.length);
            end = System.currentTimeMillis();
            long arraysCopyOfTimes = end - begin;
     
            /*
             * 为了方便查看,这里设定下面程序只执行一次
             *
             */
            if (i == 0) {
     
                /*
                 * 查看哈希值
                 */
                System.out.println("t:\t" + t.hashCode());
                System.out.println("systemCopy:\t" + systemCopy.hashCode());
                System.out.println("clone:\t" + clone.hashCode());
                System.out.println("arraysCopyOf:\t" + arraysCopyOf.hashCode());
     
                i++;
            }
     
            /*
             * 运行时间统计
             *
             */
            long[] times = new long[3];
            times[0] = arraycopyTimes;
            times[1] = cloneTimes;
            times[2] = arraysCopyOfTimes;
     
            return times;
     
        }
        
        
        /*
         *
         * 引用数据类型结果
         *
         * */
        
        public long[] CopySpeedTest(CopySpeed[] t) {
     
            /*
             * 初始化所有
             *
             */
            int length = t.length;
            CopySpeed[] systemCopy = new CopySpeed[length];
            CopySpeed[] clone = new CopySpeed[length];
            CopySpeed[] arraysCopyOf = new CopySpeed[length];
     
            /*
             * 执行复制操作,并统计时间
             *
             */
            long begin = System.currentTimeMillis();
            System.arraycopy(t, 0, systemCopy, 0, t.length);
            long end = System.currentTimeMillis();
            long arraycopyTimes = end - begin;
     
            begin = System.currentTimeMillis();
            clone = t.clone();
            end = System.currentTimeMillis();
            long cloneTimes = end - begin;
     
            begin = System.currentTimeMillis();
            arraysCopyOf = Arrays.copyOf(t, t.length);
            end = System.currentTimeMillis();
            long arraysCopyOfTimes = end - begin;
     
            /*
             * 为了方便查看,这里设定下面程序只执行一次
             *
             */
            if (i == 1) {
     
                /*
                 * 查看哈希值
                 */
                System.out.println("t[0]:\t" + t[0].hashCode());
                System.out.println("systemCopy[0]:\t" + systemCopy[0].hashCode());
                System.out.println("clone[0]:\t" + clone[0].hashCode());
                System.out.println("arraysCopyOf[0]:\t" + arraysCopyOf[0].hashCode());
     
                /*
                 * 修改新对象的值来判断是浅复制还是深复制
                 *
                 */
                System.out.println("深浅复制判断,以value属性判断");
                System.out.println("修改前t[0]:\t" + t[0].value);
                System.out.println("修改前systemCopy[0]:\t" + systemCopy[0].value);
                System.out.println("修改前clone[0]:\t" + clone[0].value);
                System.out.println("修改前arraysCopyOf[0]:\t" + arraysCopyOf[0].value);
     
                System.out.println("---------------------------");
                t[0].value = "t";
                systemCopy[0].value = "systemCopy";
                clone[0].value = "clone";
                arraysCopyOf[0].value = "arraysCopyOf";
                System.out.println("修改后t[0]:\t" + t[0].value);
                System.out.println("修改后systemCopy[0]:\t" + systemCopy[0].value);
                System.out.println("修改后clone[0]:\t" + clone[0].value);
                System.out.println("修改后arraysCopyOf[0]:\t" + arraysCopyOf[0].value);
     
                i++;
            }
     
            /*
             * 运行时间统计
             */
            long[] times = new long[3];
            times[0] = arraycopyTimes;
            times[1] = cloneTimes;
            times[2] = arraysCopyOfTimes;
     
            return times;
     
        }
     
        
     
        public static void main(String args[]) {
     
            CopySpeed speed = new CopySpeed();
     
            System.out.println("基本类型");
            long[] baseTimes = new long[] { 0, 0, 0 };
            int[] baseArrays = new int[10000000];
            for (int i = 0; i < baseArrays.length; i++) {
                baseArrays[i] = i;
            }
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                // System.out.print(i+"次");
                long[] temp = speed.CopySpeedTest(baseArrays);
                baseTimes[0] += temp[0];
                baseTimes[1] += temp[2];
                baseTimes[2] += temp[1];
                // System.out.println();
            }
     
            baseTimes[0] /= 20;
            baseTimes[1] /= 20;
            baseTimes[2] /= 20;
            System.out.println(Arrays.toString(baseTimes));
     
            System.out.println("引用类型");
            long[] ObjectTimes = new long[] { 0, 0, 0 };
            CopySpeed[] ObjectArrays = new CopySpeed[10000000];
            for (int i = 0; i < ObjectArrays.length; i++) {
                ObjectArrays[i] = new CopySpeed();
            }
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                // System.out.print(i+"次");
                long[] temp = speed.CopySpeedTest(ObjectArrays);
                ObjectTimes[0] += temp[0];
                ObjectTimes[1] += temp[1];
                ObjectTimes[2] += temp[2];
                // System.out.println();
            }
     
            ObjectTimes[0] /= 20;
            ObjectTimes[1] /= 20;
            ObjectTimes[2] /= 20;
            System.out.println(Arrays.toString(ObjectTimes));
     
        }
     
    }

结果：

   基本类型
    t:    1552787810
    systemCopy:    1361960727
    clone:    739498517
    arraysCopyOf:    125130493
    [10, 14, 15]
    引用类型
    t[0]:    166239592
    systemCopy[0]:    166239592
    clone[0]:    166239592
    arraysCopyOf[0]:    166239592
    深浅复制判断,以value属性判断
    修改前t[0]:    123
    修改前systemCopy[0]:    123
    修改前clone[0]:    123
    修改前arraysCopyOf[0]:    123
    ---------------------------
    修改后t[0]:    t
    修改后systemCopy[0]:    t
    修改后clone[0]:    t
    修改后arraysCopyOf[0]:    t
    [22, 31, 55]

结果分析：

    基本类型
    t:    1552787810
    systemCopy:    1361960727
    clone:    739498517
    arraysCopyOf:    125130493
    [10, 14, 15]

   
    对于基本数据类型可以看到4个对象的hashcode完全不同，也就验证了前面的深复制的猜想
   
    而10，14，15的运行时间也能证明他们的效率差别，当然因为是基本数据类型，
    而且数据量不算恐怖，所以差距并不大，特别是clone和arraysCopyOf
    可以明显的看到，clone因为JNI的耽误，而Arrays.CopyOf因为System.Copy的加成速度也不赖。
   
    

    引用类型
    t[0]:    166239592
    systemCopy[0]:    166239592
    clone[0]:    166239592
    arraysCopyOf[0]:    166239592
     

    对于引用类型，额可以看到4个对象的hashcode值完全相同，说明指向的是同一块内存
     

    深浅复制判断,以value属性判断
    修改前t[0]:    123
    修改前systemCopy[0]:    123
    修改前clone[0]:    123
    修改前arraysCopyOf[0]:    123
    ---------------------------
    修改后t[0]:    t
    修改后systemCopy[0]:    t
    修改后clone[0]:    t
    修改后arraysCopyOf[0]:    t
    [22, 31, 55]
     

    这里以对象的属性value做测试，可以看到t[0]里面的数据更改后，所有的数据都更改了，
     
    说明3种方法对于对象都是浅复制
答案为B

我是歌谣，若与不合理之处欢迎指出。喜欢敲代码，没事刷刷题。

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