Java 实例 – 数组合并（手把手讲解）

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在 Java 编程中，数组合并是一项基础且高频的操作。无论是处理订单数据、用户信息，还是进行算法优化，开发者常常需要将两个或多个数组合并为一个有序或无序的完整集合。本文将以「Java 实例 – 数组合并」为主题，通过循序渐进的讲解，帮助编程初学者和中级开发者掌握这一技能。我们将从基础概念出发，逐步深入到代码实现、性能优化和实际案例，确保读者能够理解并灵活运用多种合并方法。

数组合并的核心概念与应用场景

什么是数组合并？

数组合并是指将两个或多个数组中的元素，按照指定规则（如顺序拼接、去重、排序等）整合到一个新的数组中。例如，合并两个订单列表为一个总订单集，或者将用户输入的多个字符串数组合并为一个完整的参数列表。

合并的常见需求与挑战

• 需求：
  • 将两个有序数组合并为一个有序数组（如合并两个已排序的学生成绩列表）。
  • 合并多个数组并去重（如统计不同渠道的用户ID，避免重复记录）。
  • 动态扩展数组容量（如游戏场景中，实时添加新角色数据）。
• 挑战：
  • 数组长度固定，合并时需要动态计算新数组的大小。
  • 需要处理不同数据类型的合并逻辑（如合并字符串和整数数组需类型转换）。

方法一：基础合并 – 使用循环遍历

原理与步骤

循环遍历是最直观的合并方法。通过遍历每个原数组的元素，并逐个添加到新数组中。其核心步骤如下：

1. 计算新数组的总长度（原数组长度之和）。
2. 创建新数组并初始化。
3. 分别遍历两个原数组，将元素复制到新数组的对应位置。

代码示例

public static int[] mergeArrays(int[] arr1, int[] arr2) {  
    // 计算总长度  
    int totalLength = arr1.length + arr2.length;  
    // 创建新数组  
    int[] mergedArray = new int[totalLength];  
    // 复制第一个数组元素  
    for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {  
        mergedArray[i] = arr1[i];  
    }  
    // 复制第二个数组元素  
    for (int i = 0; i < arr2.length; i++) {  
        mergedArray[arr1.length + i] = arr2[i];  
    }  
    return mergedArray;  
}  

实际案例：合并订单ID列表

假设电商系统有两个订单ID列表：

int[] orders1 = {1001, 1002, 1003};  
int[] orders2 = {2001, 2002};  
int[] mergedOrders = mergeArrays(orders1, orders2);  
// 输出结果：[1001, 1002, 1003, 2001, 2002]  

注意事项

• 内存分配：合并前需确保新数组的容量足够，否则可能导致ArrayIndexOutOfBoundsException。
• 类型兼容性：合并不同数据类型的数组需先进行类型转换（如合并Integer和String需使用对象数组）。

方法二：进阶合并 – 使用 System.arraycopy()

原理与优势

System.arraycopy()是 Java 提供的底层数组复制方法，其性能优于循环遍历，因为它直接操作内存而无需循环开销。其语法为：

System.arraycopy(源数组, 源起始位置, 目标数组, 目标起始位置, 复制元素数量);  

代码示例

public static int[] mergeArraysOptimized(int[] arr1, int[] arr2) {  
    int totalLength = arr1.length + arr2.length;  
    int[] mergedArray = new int[totalLength];  
    // 复制第一个数组  
    System.arraycopy(arr1, 0, mergedArray, 0, arr1.length);  
    // 复制第二个数组  
    System.arraycopy(arr2, 0, mergedArray, arr1.length, arr2.length);  
    return mergedArray;  
}  

性能对比

通过表格可见，System.arraycopy()的效率显著更高，尤其在处理大规模数据时优势明显。

方法三：面向对象与泛型 – 使用 Arrays.copyOf()

适用场景

当需要合并两个数组并保留原数组的类型时（如合并字符串数组或自定义对象数组），可以使用Arrays.copyOf()结合System.arraycopy()实现。

代码示例

import java.util.Arrays;  

public static <T> T[] mergeArraysGeneric(T[] arr1, T[] arr2) {  
    // 创建新数组，类型与arr1一致  
    T[] mergedArray = Arrays.copyOf(arr1, arr1.length + arr2.length);  
    // 将arr2复制到新数组的末尾  
    System.arraycopy(arr2, 0, mergedArray, arr1.length, arr2.length);  
    return mergedArray;  
}  

实际应用：合并字符串数组

String[] names1 = {"Alice", "Bob"};  
String[] names2 = {"Charlie", "Diana"};  
String[] mergedNames = mergeArraysGeneric(names1, names2);  
// 输出结果：["Alice", "Bob", "Charlie", "Diana"]  

方法四：Java 8 Stream API – 流式合并

新特性与优势

Java 8 引入的 Stream API 提供了更简洁的合并方式，通过Stream.concat()将两个流合并后收集为数组。

代码示例

import java.util.stream.*;  

public static <T> T[] mergeWithStream(T[] arr1, T[] arr2) {  
    // 将数组转为流，合并后收集为列表，再转为数组  
    return Stream.concat(Arrays.stream(arr1), Arrays.stream(arr2))  
        .toArray(size -> Arrays.copyOf(arr1, size));  
}  

适用场景

• 当需要结合其他流操作（如过滤、映射）时，Stream API 的灵活性更高。
• 代码简洁，适合熟悉函数式编程的开发者。

高级技巧：合并时的去重与排序

场景：合并并去重

如果需要合并两个数组并去除重复元素，可以借助Set结构：

public static Integer[] mergeAndDeduplicate(Integer[] arr1, Integer[] arr2) {  
    Set<Integer> set = new HashSet<>();  
    set.addAll(Arrays.asList(arr1));  
    set.addAll(Arrays.asList(arr2));  
    return set.toArray(new Integer[0]);  
}  

场景：合并并排序

若合并后的数组需保持有序，可先合并再排序：

public static int[] mergeAndSort(int[] arr1, int[] arr2) {  
    int[] merged = mergeArraysOptimized(arr1, arr2);  
    Arrays.sort(merged);  
    return merged;  
}  

性能与内存优化建议

关键点

1. 避免频繁扩容：合并前预先计算总长度，避免动态扩容导致的性能损耗。
2. 原始类型优先：对于数字类型，优先使用int[]而非Integer[]，减少装箱开销。
3. 流式操作的局限性：对于超大数据集，Stream API可能不如System.arraycopy高效。

对比测试

结论

本文通过四种方法系统讲解了 Java 数组合并的实现方式，从基础循环到高级 Stream API，逐步展示了不同场景下的解决方案。无论是电商订单合并、数据去重，还是算法优化中的快速排序整合，开发者可以根据需求选择最合适的策略。

• 循环遍历：适合学习或小型项目。
• System.arraycopy：性能最优，适合高频操作。
• 泛型与 Stream API：提升代码简洁性，适合现代 Java 开发。

希望本文能帮助读者在实际开发中灵活运用这些技巧，同时理解底层逻辑与优化方向。记住，选择合适的方法不仅能提升代码效率，更能为复杂系统的设计打下坚实基础。

通过本文的深入解析，我们不仅掌握了「Java 实例 – 数组合并」的具体实现，还了解了如何根据场景选择最优方案。编程的本质是解决问题，而掌握基础操作的多种实现方式，正是成为优秀开发者的关键一步。