Java 二維陣列長度獲取與高效複製最佳實踐

問題場景

給定 String[][] arrChildElements，需獲取行數與每行列數，並將數據複製到另一個二維陣列 arrChild 中。原始代碼使用雙重迴圈手動逐元素複製，效率低且易出錯。

二維陣列長度獲取

String[][] arr = {
    {"1", "2", "3"},
    {"A", "B", "C"},
    {"X", "Y", "Z"}
};

int rowCount = arr.length;        // 行數 = 3
int colCountRow0 = arr[0].length; // 第 0 行列數 = 3
int colCountRow1 = arr[1].length; // 第 1 行列數 = 3 (可能不等，Java 支援不規則陣列)

• arr.length → 外層陣列長度（行數）
• arr[i].length → 第 i 行內層陣列長度（列數）

高效複製方案對比

方案一：System.arraycopy（推薦，最快）

僅複製**頂層引用**（淺拷貝），適用於**不需修改內層陣列元素**的場景：

String[][] dest = new String[src.length][];
System.arraycopy(src, 0, dest, 0, src.length);
// 耗時：O(行數)，極快

• 優點：原生方法，JIT 優化極致，單次系統調用完成。
• 缺點：內層陣列共享引用，修改 dest[0][0] 會影響 src[0][0]。

方案二：Arrays.copyOf（語義清晰）

String[][] dest = Arrays.copyOf(src, src.length);
// 等同於 arraycopy，返回新陣列

方案三：深拷貝（需獨立修改內層元素）

String[][] deepCopy(String[][] src) {
    String[][] dest = new String[src.length][];
    for (int i = 0; i < src.length; i++) {
        dest[i] = Arrays.copyOf(src[i], src[i].length); // 複製每一行
    }
    return dest;
}

• 耗時：O(總元素數)，但比手動雙重迴圈快（內部用 arraycopy）。
• Java 8+ Stream 寫法：Stream.of(src).map(row -> row.clone()).toArray(String[][]::new)

方案四：手動雙重迴圈（教學/特殊邏輯時）

for (int i = 0; i < src.length; i++) {
    for (int j = 0; j < src[i].length; j++) {
        dest[i][j] = src[i][j];
    }
}

僅在複製過程中需**轉換/過濾/計算**元素時使用。

效能基準測試參考 (JMH, 1000x1000 陣列)

結論：**淺拷貝用 arraycopy/copyOf，深拷貝用 for + Arrays.copyOf 行複製**。

原始問題的優化修正

// 原始：手動迴圈，且不清楚列數獲取
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    for (int j = 0; j < secondColumnLength; j++) { // 錯誤：列數寫死
        arrChild[i][j] = arrChildelements[i][j];
    }
}

// 優化：動態獲取行列數 + 深拷貝
String[][] arrChild = new String[arrChildelements.length][];
for (int i = 0; i < arrChildelements.length; i++) {
    arrChild[i] = Arrays.copyOf(arrChildelements[i], arrChildelements[i].length);
}

// 或一行流式寫法 (Java 8+)
String[][] arrChild = Arrays.stream(arrChildelements)
    .map(row -> Arrays.copyOf(row, row.length))
    .toArray(String[][]::new);

多維陣列記憶體模型圖解

String[][] arr = new String[3][4];

記憶體佈局：
arr ──────▶ [引用0] ──▶ [字串][字串][字串][字串]  ← 第 0 行獨立陣列
           [引用1] ──▶ [字串][字串][字串][字串]  ← 第 1 行獨立陣列
           [引用2] ──▶ [字串][字串][字串][字串]  ← 第 2 行獨立陣列

淺拷貝僅複製頂層 [引用0..2]，深拷貝需逐行 new 內層陣列並複製元素。

結語

Java 二維陣列本質是「陣列的陣列」，獲取長度用 arr.length 與 arr[i].length。**複製策略視業務而定**：只讀共享用 System.arraycopy 極速淺拷貝；需獨立修改用逐行 Arrays.copyOf 深拷貝。**杜絕手動雙重迴圈逐元素複製**，除非有特殊轉換邏輯。