数组与 ArrayList 的区别：剖析动态扩容和数据复制

在 Java 中，数组和 ArrayList 是存储数据的重要数据结构。它们都以有序序列的形式组织元素，但内部工作原理却截然不同。本文将深入探讨数组和 ArrayList 之间的区别，重点关注动态扩容和数据复制。

初始化：简单与灵活性

数组通过指定大小创建，并且不能在创建后动态调整大小。相反，ArrayList 使用动态数组，允许在需要时自动增加容量。

// 数组：指定大小
int[] myArray = new int[10];

// ArrayList：动态扩容
ArrayList<Integer> myArrayList = new ArrayList<>();

插入：动态扩容之争

向数组中插入元素需要考虑索引范围。如果索引超出数组大小，则需要手动调整数组大小。ArrayList 解决了这个问题，它会在插入时自动动态扩容。

// 数组：手动调整大小
if (myArray.length == 10) {
    int[] newArray = new int[myArray.length * 2];
    System.arraycopy(myArray, 0, newArray, 0, myArray.length);
    myArray = newArray;
}
myArray[10] = 11;

// ArrayList：自动扩容
myArrayList.add(11);

数据复制：差异的影响

插入元素时，ArrayList 不仅会动态扩容，还会复制数据。当数组容量已满时，它会创建一个新的数组，并将现有数据复制到新数组中。这可能是一项昂贵的操作，尤其是在处理大型数据集时。

// 数组：无需数据复制
myArray[10] = 11;

// ArrayList：数据复制
ArrayList<Integer> temp = new ArrayList<>(myArrayList);
temp.add(11);
myArrayList = temp;

性能考量：情景依赖

数组在访问和修改元素时比 ArrayList 更快，因为它们直接操作内存。然而，当需要频繁插入或删除元素时，ArrayList 的动态扩容功能使其比数组更有效率。

适用场景：选择最优

• 数组： 数据量固定，访问速度优先
• ArrayList： 数据量可变，插入删除操作频繁

结论

数组和 ArrayList 都是 Java 中有用的数据结构，各自有其优点和缺点。理解它们的差异至关重要，以便在特定场景中做出明智的选择。通过充分利用动态扩容和数据复制的特性，您可以编写高效且可扩展的代码。