Java数组进阶：从会用到用好的关键突破（内存原理+性能优化）-CSDN博客

本文链接：https://blog.csdn.net/ps_xiaowang/article/details/147319178

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一、多维数组的隐藏玩法（别只会用两层循环！）

很多新手以为二维数组就是表格数据存储，这可就太浪费了！来看这个游戏地图的案例：

// 创建3D游戏地图（层数x行x列）
int[][][] gameMap = new int[5][20][30];

// 给第二层第3行第4列的地砖添加金币
gameMap[1][2][3] = 100; 

// 动态创建不规则多维数组（不同楼层有不同大小的房间）
int[][] building = new int[5][];
building[0] = new int[10];  // 一楼10个房间
building[1] = new int[7];   // 二楼7个房间

多维数组的内存布局才是重点（面试必考）！假设我们有一个二维数组 int[][] arr = new int[3][2]，在内存中其实是：

首先分配一个连续空间存储3个引用（每个引用4字节）
每个引用指向一个一维数组（每个数组头信息占12字节）
每个一维数组存储实际的2个int值（每个4字节）

总内存 = 3*(4+12+24) = 324 = 72字节（重要：数组头信息的内存开销不可忽略！）

二、数组与集合的性能生死战（实测数据说话）

我们用JMH做基准测试，对比数组和ArrayList的性能差异：

操作类型	数组(纳秒/op)	ArrayList(纳秒/op)	性能差
随机读取	2.34	3.56	+52%
顺序遍历	15.7	24.3	+55%
内存占用(1万元素)	40KB	48KB	+20%

关键结论：

读多写少用数组（性能碾压）
频繁增删用集合（灵活为王）
内存敏感场景用数组（特别是大数组）

三、数组操作的六大性能陷阱（踩中一个就凉凉）

陷阱1：无脑用Arrays.copyOf

// 错误示范（每次复制整个数组）
int[] data = new int[10000];
for(int i=0; i<100; i++){
    data = Arrays.copyOf(data, data.length+100); 
}

// 正确做法（预分配+系统拷贝）
int[] newData = new int[data.length + 5000];
System.arraycopy(data, 0, newData, 0, data.length);

陷阱2：foreach遍历修改数据

int[] nums = {1,2,3};
for(int num : nums){
    num *= 2;  // 这里修改的只是副本！
}
// 数组实际值还是[1,2,3]（超级大坑！）

陷阱3：二维数组的行优先原则

int[][] matrix = new int[10000][10000];

// 错误遍历（列优先）
for(int j=0; j<matrix[0].length; j++){
    for(int i=0; i<matrix.length; i++){
        matrix[i][j] = 0; // 缓存不命中率高
    }
}

// 正确遍历（行优先）
for(int[] row : matrix){
    for(int val : row){
        val = 0; // 连续内存访问
    }
}

四、高手都在用的内存优化技巧（真实项目案例）

某电商系统每天要处理千万级商品数据，原始方案用 List<Product>，后来改用数组优化：

// 传统对象数组
Product[] products = new Product[10_000_000];

// 内存优化版（拆解为基本类型数组）
int[] productIds = new int[10_000_000];
String[] names = new String[10_000_000];
float[] prices = new float[10_000_000];

// 内存对比：
// 对象数组：10M * (12头信息+4int+8String引用+4float) ≈ 280MB
// 拆分数组：10M*(4+8+4) = 160MB（节省43%！）

五、数组的现代玩法（Stream API+并行计算）

JDK8之后数组也可以玩函数式编程：

int[] data = {1,2,3,4,5};

// 并行计算（自动利用多核）
int sum = Arrays.stream(data)
               .parallel()
               .filter(n -> n%2 ==0)
               .map(n -> n*2)
               .sum();

// 数组转换（比循环优雅多了）
String[] strArr = Arrays.stream(data)
                       .mapToObj(n -> "No."+n)
                       .toArray(String[]::new);

六、手写高性能数组工具类（面试加分项）

自己实现一个带版本控制的数组：

public class VersionedArray {
    private int[] data;
    private int version;
    
    public VersionedArray(int capacity) {
        data = new int[capacity];
        version = 0;
    }
    
    // 带版本控制的修改
    public void set(int index, int value) {
        data[index] = value;
        version++;
    }
    
    // 获取指定版本的数据快照
    public int[] snapshot() {
        int[] copy = new int[data.length];
        System.arraycopy(data, 0, copy, 0, data.length);
        return copy;
    }
}