如何在 Java 中动态调整数组大小_技术教程

本文详解 java 中手动实现动态数组扩容的核心要点，包括正确更新容量变量、避免越界访问、修复遍历逻辑等关键问题，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——当元素数量超出当前容量时，创建一个更大的新数组，将旧数据复制过去，并更新引用。这正是 ArrayList 底层的核心机制。然而，手动实现时极易忽略关键细节，导致扩容失效或逻辑错误。

? 常见错误分析

你提供的 Array 类中存在两个关键缺陷：

size 字段未同步更新
resize() 方法中创建了新数组 new int[size * 2]，但扩容后未更新 this.size。结果：后续调用 isFull() 仍基于原始 size（如 5），而 array.length 已变为 10 —— 两者脱节，isFull() 判断失效，导致下一次添加时可能越界。
print() 方法遍历逻辑错误
当前使用 for (int i = 0; i

✅ 正确实现方案

以下是修复后的完整代码（关键修改已加注释）：

public class Array {
    private int[] array;
    private int pointer; // 当前已存储元素个数（即下一个插入位置）

    public Array() {
        this(5);
    }

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

    public void add(int element) {
        if (pointer == array.length) { // 使用 array.length 替代 isFull()，更简洁可靠
            resize();
        }
        array[pointer++] = element;
    }

    private void resize() {
        int newSize = array.length * 2;
        if (newSize == 0) newSize = 1; // 防止初始容量为0时死循环
        int[] temp = new int[newSize];
        System.arraycopy(array, 0, temp, 0, array.length); // 推荐使用系统级拷贝，高效安全
        array = temp;
        // 注意：无需维护独立的 size 字段！array.length 即当前容量
    }

    public void print() {
        for (int i = 0; i < pointer; i++) { // 仅打印已添加的元素
            System.out.println(array[i]);
        }
    }

    public int size() {
        return pointer; // 返回逻辑大小（元素个数）
    }

    public boolean isEmpty() {
        return pointer == 0;
    }
}

⚠️ 关键注意事项

移除冗余字段：size 字段完全多余。Java 数组的 .length 属性天然反映当前容量，应直接使用 array.length 进行容量判断和分配。
使用 System.arraycopy：比手动 for 循环拷贝更高效、更安全（尤其对大数组），且能处理 null 和边界校验。
pointer 是核心状态变量：它既是已存元素数量，也是下一个插入索引，务必在每次 add() 后自增。
边界防护：resize() 中增加 if (newSize == 0) newSize = 1，避免初始容量为 0 导致无限扩容（虽然本例默认为 5，但增强鲁棒性）。
命名语义化：将 size 字段重命名为 pointer（或更准确的 size 表示逻辑大小），避免与容量（capacity）混淆。当前代码中 pointer 更贴合其作用。

? 测试验证

public static void main(String[] args) {
    Array arr = new Array(2); // 初始容量为2
    arr.add(10);
    arr.add(20);
    arr.add(30); // 触发 resize → 容量变为4
    arr.add(40);
    arr.add(50); // 再次 resize → 容量变为8
    arr.print(); // 输出：10, 20, 30, 40, 50（无多余0）
    System.out.println("Actual size: " + arr.size()); // 输出：5
}

通过以上修正，你的自定义 Array 类即可稳定支持动态扩容，行为与 ArrayList 的核心逻辑一致。掌握这一机制，不仅有助于理解集合框架底层原理，也是面试中高频考察的手写数据结构能力点。