在音视频开发领域，我们经常需要处理大量的数据，例如音频 PCM 数据的传输、视频帧的缓存等。在这些场景下，数据的复制与传输往往直接影响到应用的性能。Java 提供的 System.arraycopy 方法，在音视频处理代码中出现频率非常高。本文将从初学者的角度介绍 System.arraycopy 的作用、为什么音视频处理中常用它，以及可以替代的方法。
1. System.arraycopy 的基本介绍
1.1 基本功能
System.arraycopy 用于在数组之间复制元素，效率比 for 循环手动复制更高，因为它使用了本地方法（native method），通常比 Java 层的循环更快。
方法签名：
public static native void arraycopy(
Object src, // 源数组
int srcPos, // 源数组起始索引
Object dest, // 目标数组
int destPos, // 目标数组起始索引
int length // 复制的元素个数
);
1.2 使用示例
（1）基本使用
public class ArrayCopyExample {
public static void main(String[] args) {
int[] src = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] dest = new int[5];
System.arraycopy(src, 0, dest, 0, src.length);
for (int num : dest) {
System.out.print(num + " "); // 输出: 1 2 3 4 5
}
}
}
这里 src 数组的全部元素被复制到 dest 数组中。
（2）指定范围复制
public class PartialCopyExample {
public static void main(String[] args) {
int[] src = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] dest = new int[5];
System.arraycopy(src, 1, dest, 2, 3);
for (int num : dest) {
System.out.print(num + " "); // 输出: 0 0 2 3 4
}
}
}
解释：
src[1] -> dest[2]src[2] -> dest[3]src[3] -> dest[4]dest[0]和dest[1]保持默认值0。
1.3 注意事项
-
源数组和目标数组类型必须兼容：
String[] src = {"A", "B", "C"}; Integer[] dest = new Integer[3]; System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 3); // 报错：ArrayStoreException解决方案：确保
src和dest类型一致。 -
目标数组大小要足够：
int[] src = {1, 2, 3}; int[] dest = new int[2]; System.arraycopy(src, 0, dest, 0, 3); // 抛出 IndexOutOfBoundsException解决方案：
dest的长度应大于等于destPos + length。 -
可以复制自身（处理数组移动）：
int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5}; System.arraycopy(arr, 1, arr, 2, 3); for (int num : arr) { System.out.print(num + " "); // 输出: 1 2 2 3 4 }适用场景：数组元素移动，避免
for循环导致数据覆盖问题。
1.4 与 Arrays.copyOf 的区别
| 方法 | 适用场景 | 是否创建新数组 | 备注 |
|---|---|---|---|
System.arraycopy | 部分或全部复制 | ❌ 否 | 需要手动创建 dest 数组 |
Arrays.copyOf | 扩容、完整复制 | ✅ 是 | 适用于创建新数组 |
int[] src = {1, 2, 3};
int[] newArr = Arrays.copyOf(src, 5); // 长度变为5
System.out.println(Arrays.toString(newArr)); // 输出: [1, 2, 3, 0, 0]
1.5 应用场景
- 数组扩展（结合
Arrays.copyOf） - 队列/缓冲区数据移动（如
RingBuffer） - 数组数据批量复制（如图像/音频处理）
1.6 总结
✅ System.arraycopy 比 for 循环更快，适合高性能需求
✅ 只能在兼容类型数组之间使用
✅ 可以处理数组自身移动，适用于数据缓冲操作
你可以在实际项目中尝试使用它来优化数组操作！ 🚀
2. 为什么 System.arraycopy 在音视频处理中被广泛使用？
(1) 高性能数据复制
音视频处理涉及大量的数据流，尤其是音频 PCM 或视频帧数据的处理时，需要频繁进行数据搬运。相比 for 循环，System.arraycopy 能更快地复制数组数据，减少 CPU 计算时间，提高整体性能。
(2) 实时性要求高
在音频处理（如音频播放器或音频编码器）中，往往需要处理毫秒级的数据。如果数据复制不够高效，可能会导致声音断断续续或者播放卡顿。
例如，在音频录制或播放过程中，我们可能需要将 PCM 数据从一个缓冲区复制到另一个缓冲区，以进行音频处理：
short[] audioBuffer = new short[1024];
short[] processingBuffer = new short[1024];
// 复制录音数据以进行处理
System.arraycopy(audioBuffer, 0, processingBuffer, 0, audioBuffer.length);
(3) 避免 GC（垃圾回收）影响
System.arraycopy 在执行数据复制时，不会创建新的数组对象，而是直接在已有的数组上进行操作，这有助于减少 Java 垃圾回收（GC）带来的性能抖动，从而保持音视频流畅性。
3. 替代方案
虽然 System.arraycopy 很高效，但在 Kotlin 及现代 Java 代码中，我们可以使用一些更符合 Kotlin 语法风格的替代方案。
(1) Kotlin copyInto
Kotlin 提供了 copyInto，它的底层实现与 System.arraycopy 类似，但语法更现代化。
val src = intArrayOf(1, 2, 3, 4, 5)
val dest = IntArray(5)
src.copyInto(dest, destinationOffset = 0, startIndex = 0, endIndex = src.size)
println(dest.joinToString()) // 输出: 1, 2, 3, 4, 5
(2) copyOfRange（适用于创建新数组）
如果需要创建新数组，而不是修改已有数组，可以使用 copyOfRange：
val src = intArrayOf(1, 2, 3, 4, 5)
val newArr = src.copyOfRange(1, 4) // 复制 src[1] 到 src[3]
println(newArr.joinToString()) // 输出: 2, 3, 4
(3) copyOf（适用于数组扩容）
如果要扩展数组的大小，可以使用 copyOf 方法：
val src = intArrayOf(1, 2, 3)
val newArr = src.copyOf(5)
println(newArr.joinToString()) // 输出: 1, 2, 3, 0, 0
(4) sliceArray（适用于切片）
如果只想获取部分数组元素，可以使用 sliceArray：
val src = intArrayOf(1, 2, 3, 4, 5)
val newArr = src.sliceArray(1..3)
println(newArr.joinToString()) // 输出: 2, 3, 4
4. System.arraycopy 的设计初衷
- 提升数据复制效率：相比
for循环，System.arraycopy通过底层 native 调用提供更高的复制速度。 - 统一 API：提供一个统一的方法，支持不同类型的数组（如
int[]、byte[]、short[]）的复制。 - 减少 GC 影响：直接操作已有数组，避免创建新对象，降低内存管理开销。
5. 总结
System.arraycopy是 Java 内置的高效数组复制方法，适用于音视频处理等性能敏感的场景。- 在音频处理中，它被广泛用于 PCM 数据复制，以减少延迟、提高实时性。
- Kotlin 提供了
copyInto、copyOfRange、sliceArray等方法，作为System.arraycopy的现代替代方案。 System.arraycopy的设计初衷是提供一个高效、通用的数组复制 API，以优化数据传输性能。
对于音视频开发者来说，掌握 System.arraycopy 及其替代方法，有助于编写高效的音视频处理代码，提升应用的流畅度和用户体验。
