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Java动态数组扩容原理与实现解析

2026-01-31 17:45:39 0浏览收藏

目前golang学习网上已经有很多关于文章的文章了，自己在初次阅读这些文章中，也见识到了很多学习思路；那么本文《Java动态扩容数组方法详解》，也希望能帮助到大家，如果阅读完后真的对你学习文章有帮助，欢迎动动手指，评论留言并分享~

如何在Java中动态调整数组大小

本文详解Java中手动实现动态数组扩容的核心要点，包括扩容逻辑、长度更新、遍历打印等常见错误及修正方案，并提供可直接运行的完整示例代码。

在Java中，原生数组（如 int[]）是固定长度的，无法直接“改变大小”。但我们可以模拟动态数组行为——当容量不足时，创建一个更大的新数组，将原数组元素复制过去，并更新引用。这正是 ArrayList 等集合类底层扩容机制的核心思想。

然而，实现过程中极易出现几个关键疏漏，正如示例代码所示：

❌ 常见错误分析

未同步更新 size 字段
resize() 方法中创建了 new int[size * 2]，但扩容后未更新 size 的值。导致后续调用 isFull() 仍基于旧容量判断（例如始终按 5 判断），而 array.length 已变为 10 —— 此时 pointer == array.length 成立，但 pointer == size 不成立，逻辑错位。
size 字段冗余且易引发不一致
array.length 已精确反映当前底层数组容量，单独维护 size 不仅多余，还增加了状态同步风险。建议直接使用 array.length 替代 size，或彻底移除 size，仅保留 pointer（表示实际元素个数）。
print() 方法逻辑错误
当前循环 for (int i = 0; i < size; i++) 会打印整个底层数组（含未填充的默认值 0），而非已添加的有效元素。应改为 i < pointer，确保只输出真实数据。

✅ 正确实现方案

以下是修复后的完整 Array 类（精简、健壮、符合常规实践）：

public class Array {
    private int[] array;
    private int pointer; // 当前有效元素个数（即逻辑大小）

    public Array() {
        this(5); // 默认初始容量为5
    }

    public Array(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Initial capacity must be non-negative");
        }
        this.array = new int[initialCapacity];
        this.pointer = 0;
    }

    public void add(int element) {
        if (pointer == array.length) { // 容量已满
            resize();
        }
        array[pointer++] = element;
    }

    private void resize() {
        int newCapacity = array.length * 2;
        if (newCapacity == 0) newCapacity = 1; // 防止初始为0时翻倍仍为0
        int[] temp = new int[newCapacity];
        System.arraycopy(array, 0, temp, 0, array.length);
        array = temp;
    }

    public void print() {
        for (int i = 0; i < pointer; i++) {
            System.out.println(array[i]);
        }
    }

    // 可选：返回当前逻辑大小（类似 ArrayList.size()）
    public int size() {
        return pointer;
    }

    // 可选：检查是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return pointer == 0;
    }
}

? 关键改进说明

移除了冗余 size 字段：仅用 array.length 表示容量，pointer 表示已存元素数，职责清晰；
resize() 中正确计算新容量并更新引用：使用 System.arraycopy 提升复制效率（比手动循环更优）；
add() 中先判满再存值，避免越界；
print() 严格按 pointer 遍历，杜绝无效输出；
增加基础防御性检查（如负容量校验）和实用辅助方法（size()、isEmpty()），提升工程可用性。

? 小结

手动实现动态数组本质是「空间换时间」：通过预分配更大内存+数据迁移，换取 O(1) 均摊插入性能。但务必保证容量（array.length）、逻辑大小（pointer）与业务逻辑三者严格一致。若需生产环境使用，推荐直接采用 java.util.ArrayList；若用于学习底层原理，则务必关注状态一致性与边界条件处理。

今天带大家了解了的相关知识，希望对你有所帮助；关于文章的技术知识我们会一点点深入介绍，欢迎大家关注golang学习网公众号，一起学习编程~