Java数组拼接：从基础到高级的完整指南与最佳实践387

在Java编程中，数组是一种非常基础且常用的数据结构，用于存储固定大小的同类型元素序列。然而，数组的固定大小特性在某些场景下会带来不便，尤其当我们需要将两个或多个数组合并（拼接）成一个新的大数组时。与某些动态语言（如Python）直接提供数组/列表拼接操作符不同，Java并没有内置的直接拼接数组的运算符或单一方法。这意味着我们需要根据不同的需求和场景，选择合适的策略来实现数组的拼接。

本文将作为一份全面的指南，深入探讨在Java中实现数组拼接的各种方法，从最基础的手动循环到现代的Stream API，再到强大的外部库。我们将详细分析每种方法的原理、优缺点、适用场景，并提供清晰的代码示例，旨在帮助读者在实际开发中做出最佳选择。

1. 理解Java数组的本质：为何拼接非直观？

在深入探讨拼接方法之前，理解Java数组的根本特性至关重要。Java中的数组是对象，一旦创建，其长度就固定不变。这意味着你不能像List集合那样简单地调用`add()`方法来扩展数组的容量。因此，任何所谓的“数组拼接”操作，本质上都不是在原地修改现有数组，而是创建一个新的、足够大的数组，然后将原数组的元素逐一复制到这个新数组中。

这种特性决定了我们在拼接数组时，总是需要经历以下核心步骤：
计算新数组的总长度。
创建一个指定长度的新数组。
将第一个数组的元素复制到新数组的起始位置。
将第二个（及后续）数组的元素复制到新数组中第一个数组元素之后的位置。

基于这几个核心步骤，我们将介绍不同的实现方式。

2. 核心拼接方法详解

2.1. 手动循环遍历（The Basic Loop）

这是最直观、最基础的拼接方法。通过手动创建新数组并使用循环将原数组的元素逐个复制过去。这种方法适用于所有类型的数组，且易于理解。

原理：
1. 确定两个源数组的总长度。
2. 创建一个新数组，其长度为两个源数组长度之和。
3. 使用一个`for`循环将第一个数组的元素复制到新数组的前半部分。
4. 使用另一个`for`循环将第二个数组的元素复制到新数组的后半部分，注意索引的偏移。

示例：
public class ArrayConcatenation {
public static int[] concatenateArraysManual(int[] arr1, int[] arr2) {
if (arr1 == null) arr1 = new int[0];
if (arr2 == null) arr2 = new int[0];
int[] result = new int[ + ];
// 复制第一个数组的元素
for (int i = 0; i < ; i++) {
result[i] = arr1[i];
}
// 复制第二个数组的元素，注意索引偏移
for (int i = 0; i < ; i++) {
result[ + i] = arr2[i];
}
return result;
}
public static void main(String[] args) {
int[] arrA = {1, 2, 3};
int[] arrB = {4, 5, 6, 7};
int[] mergedArr = concatenateArraysManual(arrA, arrB);
("手动循环拼接结果: " + (mergedArr)); // 输出: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
}
}

优点：
易于理解和实现，对于Java初学者友好。
不依赖任何外部库或高级API。
适用于所有Java版本。

缺点：
代码相对冗长。
效率可能不如底层优化过的系统方法。
容易出现“差一错误”（off-by-one error），尤其是在处理索引偏移时。

2.2. 使用 `()`（高效复制）

`()` 是Java提供的一个本地（native）方法，用于在数组之间进行高效的元素复制。它由JVM底层实现，通常比手动循环快得多，尤其是在处理大型数组时。

原理：
1. 计算新数组的总长度。
2. 创建一个指定长度的新数组。
3. 使用 `(源数组, 源起始索引, 目标数组, 目标起始索引, 复制长度)` 方法将第一个数组复制到新数组。
4. 再次使用 `()` 方法将第二个数组复制到新数组中第一个数组元素之后的位置。

示例：
public class ArrayConcatenation {
public static int[] concatenateArraysSystemCopy(int[] arr1, int[] arr2) {
if (arr1 == null) arr1 = new int[0];
if (arr2 == null) arr2 = new int[0];
int[] result = new int[ + ];
// 复制第一个数组
(arr1, 0, result, 0, );
// 复制第二个数组，从第一个数组的末尾开始
(arr2, 0, result, , );
return result;
}
public static void main(String[] args) {
int[] arrA = {1, 2, 3};
int[] arrB = {4, 5, 6, 7};
int[] mergedArr = concatenateArraysSystemCopy(arrA, arrB);
(" 拼接结果: " + (mergedArr)); // 输出: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
// 泛型数组的拼接示例
String[] sArr1 = {"hello", "world"};
String[] sArr2 = {"java", "programming"};
String[] sMerged = concatenateArraysSystemCopy(sArr1, sArr2);
(" 泛型拼接结果: " + (sMerged)); // 输出: [hello, world, java, programming]
}
// 泛型版本的
public static <T> T[] concatenateArraysSystemCopy(T[] arr1, T[] arr2) {
if (arr1 == null) arr1 = (T[]) (().getComponentType(), 0);
if (arr2 == null) arr2 = (T[]) (().getComponentType(), 0);
if ( == 0 && == 0) {
return (T[]) new Object[0]; // 或者根据具体类型返回空数组
}
// 确保数组类型匹配，或者至少能转换为公共父类型
Class<?> componentType = ( > 0) ? ().getComponentType() : ().getComponentType();
if (componentType == null) { // 如果两个都为空，则默认 Object
componentType = ;
}
T[] result = (T[]) (componentType, + );
(arr1, 0, result, 0, );
(arr2, 0, result, , );
return result;
}
}

优点：
性能极高，通常是数组拼接的最佳选择，尤其适用于大数组和性能敏感的场景。
代码比手动循环简洁。

缺点：
需要精确管理索引和长度参数，如果参数设置不当容易出错。
对于对象数组，它只是复制引用，而不是创建对象的深拷贝。
泛型数组的创建略显复杂，需要使用``来创建正确的运行时类型数组。

2.3. 利用Java 8 Stream API（函数式与声明式）

Java 8引入的Stream API提供了一种声明式、函数式编程的方式来处理集合数据。它可以优雅地处理数组拼接，特别是当需要拼接多个数组时。

原理：
1. 将每个数组转换为一个Stream。
2. 使用 `()` 或 `flatMap()` 方法将这些Stream连接起来。
3. 使用 `toArray()` 方法将最终的Stream转换回数组。

示例：
import ;
import ;
import ;
public class ArrayConcatenation {
// 拼接基本类型数组 (int[])
public static int[] concatenateIntArraysStream(int[] arr1, int[] arr2) {
return ((arr1), (arr2)).toArray();
}
// 拼接对象类型数组 (String[])
public static <T> T[] concatenateObjectArraysStream(T[] arr1, T[] arr2) {
return ((arr1), (arr2))
.toArray(size -> (T[]) (arr1, size, ()));
// 或者更简洁地：.toArray(Object[]::new) 如果不关心具体运行时类型，或者 .toArray(type[]::new)
// 对于 T[] 类型，通常需要一个 Supplier 来生成正确类型的数组
// 例如：.toArray(IntFunction<T[]>::new)
// 更安全的写法是：.toArray(n -> (T[])(().getComponentType(), n));
// 如果 arr1 和 arr2 都可能是空，则需要更复杂的逻辑来确定组件类型
}
// 改进的泛型版本，考虑空数组情况
public static <T> T[] concatenateObjectArraysStreamImproved(T[] arr1, T[] arr2) {
Stream<T> stream1 = (arr1 == null) ? () : (arr1);
Stream<T> stream2 = (arr2 == null) ? () : (arr2);
// 尝试推断最终数组的组件类型
Class<?> componentType = null;
if (arr1 != null && > 0) componentType = ().getComponentType();
else if (arr2 != null && > 0) componentType = ().getComponentType();
else componentType = ; // 默认
final Class<?> finalComponentType = componentType;
return (stream1, stream2)
.toArray(size -> (T[]) (finalComponentType, size));
}
// 拼接多个数组 (使用 flatMap)
public static <T> T[] concatenateMultipleArraysStream(Class<T> componentType, T[]... arrays) {
return (arrays)
.filter(::nonNull) // 过滤掉null数组
.flatMap(Arrays::stream)
.toArray(size -> (T[]) (componentType, size));
}
public static void main(String[] args) {
int[] arrA = {1, 2, 3};
int[] arrB = {4, 5, 6, 7};
int[] mergedIntArr = concatenateIntArraysStream(arrA, arrB);
("Stream API (int) 拼接结果: " + (mergedIntArr)); // 输出: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
String[] sArr1 = {"hello", "world"};
String[] sArr2 = {"java", "programming"};
String[] sMergedArr = concatenateObjectArraysStreamImproved(sArr1, sArr2);
("Stream API (String) 拼接结果: " + (sMergedArr)); // 输出: [hello, world, java, programming]
// 拼接多个数组示例
String[] sArr3 = {"stream", "api"};
String[] sArr4 = {"rocks"};
String[] multiMerged = concatenateMultipleArraysStream(, sArr1, sArr2, sArr3, sArr4);
("Stream API (多个String) 拼接结果: " + (multiMerged)); // 输出: [hello, world, java, programming, stream, api, rocks]
}
}

优点：
代码简洁、富有表达力，尤其是处理多个数组拼接时。
函数式编程风格，提高了代码的可读性和可维护性。
对于对象数组，它天然地处理了引用的复制。
处理null数组和空数组时更优雅。

缺点：
相比 `()`，性能通常较低，特别是对于基本类型数组（因为存在自动装箱/拆箱的开销，尽管有 `IntStream` 等优化，但仍有Stream本身的开销）。
需要Java 8或更高版本。
对于泛型数组的 `toArray()` 方法，需要提供一个 `IntFunction` 来正确创建目标数组的类型，这可能会稍显复杂。

2.4. 转换为集合再拼接（Collections Approach）

通过将数组转换为集合（如 `ArrayList`），利用集合的动态性进行拼接，然后再将集合转换回数组。这种方法在需要处理动态数量的数组或在数组操作中频繁切换到集合操作时非常有用。

原理：
1. 将第一个数组转换为 `List`。
2. 将第二个（及后续）数组的元素添加到 `List` 中。
3. 使用 `()` 方法将 `List` 转换回数组。

示例：
import ;
import ;
import ;
public class ArrayConcatenation {
public static <T> T[] concatenateArraysUsingCollections(T[] arr1, T[] arr2) {
// 处理null数组
List<T> list = new ArrayList<>();
if (arr1 != null) {
((arr1));
}
if (arr2 != null) {
((arr2));
}
// 使用toArray(T[] a) 方法确保返回正确类型的数组
// 需要一个足够大的数组作为参数，或者使用(size -> (T[]) (componentType, size))
// 这里简化为根据第一个非空数组的类型来创建
if (()) {
// 如果两个数组都为空或null，返回一个空的T类型数组
Class<?> componentType = null;
if (arr1 != null) componentType = ().getComponentType();
else if (arr2 != null) componentType = ().getComponentType();
else componentType = ; // 默认
return (T[]) (componentType, 0);
}
// 确定组件类型
Class<?> componentType = (0).getClass(); // 假设List不为空
if (arr1 != null && > 0) componentType = ().getComponentType();
else if (arr2 != null && > 0) componentType = ().getComponentType();
return ((T[]) (componentType, ()));
}
public static void main(String[] args) {
String[] sArr1 = {"apple", "banana"};
String[] sArr2 = {"orange", "grape", "kiwi"};
String[] mergedStringArr = concatenateArraysUsingCollections(sArr1, sArr2);
("集合拼接结果: " + (mergedStringArr)); // 输出: [apple, banana, orange, grape, kiwi]
Integer[] iArr1 = {10, 20};
Integer[] iArr2 = {30, 40, 50};
Integer[] mergedIntegerArr = concatenateArraysUsingCollections(iArr1, iArr2);
("集合拼接 (Integer) 结果: " + (mergedIntegerArr)); // 输出: [10, 20, 30, 40, 50]
}
}

优点：
非常灵活，易于处理任意数量的数组。
适合在需要进行其他集合操作（如过滤、去重）时进行拼接。
对于对象数组，处理起来非常自然。
相对易于理解和实现。

缺点：
性能开销较大，因为涉及数组到集合、集合到数组的转换，以及集合本身的内存和操作开销。
基本类型数组需要进行装箱/拆箱操作，进一步增加性能损耗。
返回正确类型的数组需要注意 `toArray(T[] a)` 的用法，或者使用反射创建泛型数组。

3. 外部库的解决方案

为了简化常见的数组操作，许多流行的Java工具库都提供了数组拼接的实用方法，其中最著名的是Apache Commons Lang库。

3.1. Apache Commons Lang `ArrayUtils`

Apache Commons Lang 是一个提供各种实用工具类的库，其中的 `ArrayUtils` 类提供了大量静态方法来操作数组，包括拼接。

使用方法：
添加Maven依赖：

<dependency>
<groupId></groupId>
<artifactId>commons-lang3</artifactId>
<version>3.12.0</version> 
</dependency>

使用 `()` 方法。

示例：
import ;
import ;
public class ArrayConcatenation {
public static void main(String[] args) {
int[] arrA = {1, 2, 3};
int[] arrB = {4, 5, 6, 7};
int[] mergedIntArr = (arrA, arrB);
(" (int) 拼接结果: " + (mergedIntArr)); // 输出: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
String[] sArr1 = {"hello", "world"};
String[] sArr2 = {"java", "programming"};
String[] mergedStringArr = (sArr1, sArr2);
(" (String) 拼接结果: " + (mergedStringArr)); // 输出: [hello, world, java, programming]
// 处理null或空数组
int[] arrC = null;
int[] arrD = {8, 9};
int[] mergedWithNull = (arrC, arrD);
(" (含null) 拼接结果: " + (mergedWithNull)); // 输出: [8, 9]
// 拼接多个数组
int[] arrE = {10};
int[] arrF = {20};
int[] multiMerged = (arrA, arrB, arrE, arrF);
(" (多个int) 拼接结果: " + (multiMerged)); // 输出: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 20]
}
}

优点：
API非常简洁，一行代码即可完成拼接。
内置了对null数组的健壮性处理，不会抛出NullPointerException。
同时支持基本类型数组和对象数组。
提供了变长参数版本，可以轻松拼接多个数组。

缺点：
引入了外部依赖，增加了项目的复杂性。
底层实现通常还是基于 `()` 或手动循环，性能上可能不会有质的飞跃，但胜在便利和健壮性。

4. 进阶考量与最佳实践

4.1. 性能对比与选择

选择哪种拼接方法取决于你的具体需求和性能考量：
`()`：性能最优，适用于对性能要求极高的场景，尤其是处理大型基本类型数组。但需要手动管理索引。
Stream API：代码简洁优雅，适合处理对象数组、多个数组拼接，以及需要在拼接过程中进行额外转换（如过滤、映射）的场景。对于基本类型数组，如果性能不是极端瓶颈，也可以接受。
集合转换：最灵活，适合在数组和集合之间频繁切换、或需要进行其他集合操作（如去重、排序）的场景。但性能开销最大。
手动循环：最基础，作为理解原理和教育目的很好。但在实际生产代码中，除非是极简单、性能不敏感的场景，一般不推荐。
Apache Commons Lang `ArrayUtils`：在代码简洁性、健壮性（处理null）和易用性之间取得了很好的平衡。如果你不介意引入外部依赖，这是生产环境中一个非常好的选择。

4.2. 泛型与类型安全

在拼接对象数组时，尤其是使用泛型方法，需要注意类型擦除问题。直接使用 `new T[size]` 是不允许的。通常有以下几种方式确保类型安全：
`()` 和集合方式：可以通过传入一个类型为 `T[]` 的空数组作为 `toArray()` 的参数（如 `(new String[0])`），或者使用反射 `(componentType, size)` 来创建正确运行时类型的数组。
Stream API： `toArray(IntFunction<T[]> generator)` 方法需要一个生成器函数来创建数组，这也是通常需要使用反射的地方，如 `toArray(size -> (T[]) (componentType, size))`。
Apache Commons Lang： `()` 已经内部处理了泛型和类型问题，使用起来最简单。

在编写泛型拼接方法时，始终要考虑传入的数组是否可能为 `null` 或空，以及如何推断出正确的组件类型来创建新数组。

4.3. 处理空数组或null数组

健壮的拼接方法应该能够处理输入为 `null` 或空数组的情况。上述代码示例中已经考虑了这一点：
手动循环和 `()` 需要手动添加 `if (arr == null) arr = new int[0];` 这样的检查。
Stream API 的 `()` 和 `filter(Objects::nonNull)` 提供了优雅的解决方案。
Apache Commons Lang `()` 内部已经处理了 `null` 值，将其视为长度为0的数组。

4.4. 拼接多个数组

如果需要拼接两个以上的数组，Stream API的 `flatMap` 或 ``（多次调用），以及Apache Commons Lang的 `(T[]... arrays)` 方法会非常方便。手动循环和 `()` 虽然也可以实现，但代码会变得更复杂和冗长。

5. 总结与建议

Java数组拼接并非一蹴而就的操作，但Java丰富的API和工具库为我们提供了多种选择。没有绝对的“最佳”方法，只有“最适合”特定场景的方法：
如果你追求极致性能，尤其是在处理基本类型的大数组时，请选择`()`。
如果你看重代码的简洁性、可读性，并乐于采用现代Java的函数式编程风格，或者需要拼接多个数组，Stream API是绝佳选择。
如果你需要最大的灵活性，可能在拼接前后进行复杂的集合操作，或者处理动态数量的数组，那么转换为集合再拼接的方法会很方便，但要权衡性能开销。
如果你希望简单、健壮且不介意外部依赖，Apache Commons Lang的`()`是生产环境中一个高度推荐的“开箱即用”方案，它能很好地处理null值和泛型。
手动循环作为学习和理解底层原理的起点很有价值，但通常不推荐用于生产代码。

在实际开发中，根据项目的Java版本、性能要求、代码风格偏好以及对外部依赖的接受程度，选择最合适的数组拼接策略，将使你的代码更加高效、健壮和易于维护。

2025-11-11

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