Java toArray方法详解

1. toArray方法的介绍

在Java中，toArray是一个常用的方法，它用于将集合类（如List、Set等）转换为数组，返回一个包含集合中所有元素的新数组。toArray方法有两种重载形式：

toArray()：返回一个包含集合中所有元素的Object类型数组。
toArray(T[] a)：返回一个包含集合中所有元素的指定类型数组。若指定数组大小小于集合的大小，将会创建一个具有相同元素类型和等于集合大小的新数组。若指定数组大小大于集合的大小，将会使用指定数组，超过集合的部分将被设为null。

2. toArray方法的使用示例

下面是一个使用toArray()方法的示例代码：

List<Integer> numberList = new ArrayList<>();
numberList.add(1);
numberList.add(2);
numberList.add(3);

Object[] numberArray = numberList.toArray();

for (Object number : numberArray) {
    System.out.println(number);
}

输出为：

1
2
3

在这个示例中，我们首先创建了一个包含整数的List对象numberList，然后使用add方法依次添加了1、2、3这三个整数。接下来，使用toArray方法将numberList转换为数组。由于我们没有给定数组的类型，因此返回的是一个Object类型的数组numberArray。最后，我们使用增强的for循环遍历数组并打印数组中的每个元素。

下面是一个使用toArray(T[] a)方法的示例代码：

List<String> fruitList = new ArrayList<>();
fruitList.add("苹果");
fruitList.add("香蕉");
fruitList.add("橙子");

String[] fruitArray = fruitList.toArray(new String[fruitList.size()]);

for (String fruit : fruitArray) {
    System.out.println(fruit);
}

输出为：

苹果
香蕉
橙子

在这个示例中，我们首先创建了一个包含水果名称的List对象fruitList，然后使用add方法依次添加了几个水果名称。接下来，使用toArray(T[] a)方法将fruitList转换为数组。由于我们给定了数组类型为String[]，并且数组大小等于fruitList的大小，因此返回的是一个String类型的数组fruitArray。最后，我们使用增强的for循环遍历数组并打印数组中的每个水果名称。

3. toArray方法的注意事项

在使用toArray方法时，我们需要注意以下几点：

3.1. 返回值类型

toArray()方法返回一个Object类型的数组。
toArray(T[] a)方法返回一个指定类型的数组。

3.2. 数组类型和大小

如果在调用toArray(T[] a)方法时，传入的数组大小小于集合的大小，将会创建一个新的数组，并将集合中的元素存储到新数组中。如果传入的数组大小大于等于集合的大小，将会使用该数组，并将多余的部分设为null。
在调用toArray()方法时，将集合中的元素存储到一个新创建的数组中。

3.3. 数组元素类型

若集合的元素类型不是指定数组类型的子类型，将会抛出ArrayStoreException异常。

3.4. 修改数组不会影响原集合

在使用toArray方法得到数组后，对数组进行的任何修改都不会影响原集合。但是，对数组中的元素进行修改将会影响原集合。示例如下：

List<Integer> numberList = new ArrayList<>();
numberList.add(1);
numberList.add(2);
numberList.add(3);

Integer[] numberArray = numberList.toArray(new Integer[numberList.size()]);

numberArray[0] = 4;

for (Integer number : numberList) {
    System.out.println(number);
}

输出为：

1
2
3

在这个示例中，我们首先创建了一个包含整数的List对象numberList，然后使用add方法依次添加了1、2、3这三个整数。接下来，使用toArray(T[] a)方法将numberList转换为数组，并进行了修改：将数组中的第一个元素设为4。最后，我们使用增强的for循环遍历numberList并打印每个元素，结果显示numberList并没有受到数组修改的影响。

4. toArray方法的性能分析

在Java中，toArray方法的总体时间复杂度为O(n)，其中n为集合的大小。具体分析如下所示：

对于toArray()方法，除了将集合中的元素存储到新创建的数组中需要遍历集合一次外，不涉及其他操作，因此时间复杂度为O(n)。
对于toArray(T[] a)方法，不仅需要将集合中的元素存储到新数组中，还需要拷贝数组元素到指定大小的数组中。因此，除了遍历集合一次外，还需要遍历指定大小的数组一次。其中，拷贝数组元素的时间复杂度为O(n)，遍历数组的时间复杂度为O(m)，其中m为指定数组的大小。因此，toArray(T[] a)方法的总体时间复杂度为O(n+m)。

5. 总结

toArray是一个常用的方法，用于将集合类转换为数组。它有两种重载形式，分别是toArray()和toArray(T[] a)。在使用toArray方法时，我们需要注意返回值类型、数组类型和大小、数组元素类型以及对集合和数组的修改关系。在性能方面，toArray方法的总体时间复杂度为O(n)或O(n+m)，其中n为集合的大小，m为指定数组的大小。