Java 从数组中删除指定索引元素的深度指南：原理、实现与最佳实践

2026-02-17 13:59:30 0条评论 5次阅读 0人点赞

在 Java 开发的日常工作中，处理数组是最基础也是最常见的一项任务。你肯定遇到过这样的情况：你需要从一个固定长度的数组中剔除掉某个位置的数据，但数组本身的大小却是不可变的。这时候，我们该怎么做呢？

在这篇文章中，我们将深入探讨如何在 Java 中“真正”删除数组中特定索引位置的元素。我们将揭开数组内存模型的神秘面纱，从最基础的循环遍历讲到高性能的 System.arraycopy，甚至还会探讨 Java 8 Stream 的优雅实现。准备好了吗？让我们开始这段探索之旅吧。

为什么在 Java 中“删除”数组元素这么特殊？

在开始写代码之前，我们需要先达成一个共识：Java 中的数组是固定大小的数据结构。这意味着一旦数组被创建，它的容量就无法改变。想象一下，这就好比你在停车场里画好了一排车位，车位数量是固定的，你不能凭空把其中一个车位“擦掉”。

因此，当我们谈论“删除”数组中的元素时，我们实际上是在做以下两件事的组合操作：

  • 移动元素：将目标索引之后的所有元素向左移动一位，覆盖掉要删除的那个元素。
  • 创建新数组：由于数组长度不能变，为了实现“变小”的效果，我们通常需要创建一个新的、更小的数组，并把剩下的数据复制进去。

理解了这个核心概念，我们就能明白为什么会有多种不同的实现方法了——它们本质上都是在权衡“代码简洁度”与“运行性能”。

方法一：基础通用的循环移位法

对于大多数刚接触 Java 的开发者来说，使用 for 循环是最直观的方式。这种方法让我们能清楚地看到每一个字节是如何移动的，非常适合理解底层逻辑。

核心思路

我们需要遍历原始数组，将除了目标索引之外的所有元素复制到一个新数组中。在这个过程中，我们实际上是在构建数组的“下半身”，让后面的元素填补前面的空缺。

代码实现

让我们来看一个经过详细注释的完整示例。请注意我们是如何处理边界条件的。

import java.util.Arrays;

public class ArrayRemoveLoop {

    /**
     * 从数组中删除指定索引的元素
     * @param arr 原始数组
     * @param index 要删除的索引位置
     * @return 包含剩余元素的新数组
     */
    public static int[] removeElement(int[] arr, int index) {
        // 1. 健壮性检查：处理空数组或索引越界的情况
        // 如果传入的数组为空，或者索引不在合法范围内
        if (arr == null || index = arr.length) {
            return arr; // 或者抛出 IllegalArgumentException，视需求而定
        }

        // 2. 创建一个新数组，长度比原数组小 1
        // 因为我们要删掉一个元素，所以容量必须减 1
        int[] newArray = new int[arr.length - 1];

        // 3. 使用循环进行元素复制
        // i 用于遍历原数组，k 用于记录新数组的当前位置
        for (int i = 0, k = 0; i < arr.length; i++) {
            
            // 如果当前索引是我们想要删除的索引，就跳过它
            // 这步操作相当于“删除”
            if (i == index) {
                continue;
            }
            
            // 将非删除位置的元素复制到新数组中
            newArray[k++] = arr[i];
        }

        // 4. 返回填充好的新数组
        return newArray;
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 测试数据
        int[] originalArray = { 10, 20, 30, 40, 50 };
        int indexToRemove = 2; // 我们想删除 30

        System.out.println("原始数组: " + Arrays.toString(originalArray));
        
        // 调用删除方法
        int[] resultArray = removeElement(originalArray, indexToRemove);
        
        System.out.println("修改后的数组: " + Arrays.toString(resultArray));
    }
}

输出结果

原始数组: [10, 20, 30, 40, 50]
修改后的数组: [10, 20, 40, 50]

深度解析

这个方法的关键在于 INLINECODE089f79c5 循环中的逻辑判断。当 INLINECODEbdb16c70 等于我们要删除的索引时，我们执行 INLINECODEe9654554，这就导致原数组中的该元素没有被复制到新数组中。对于新数组 INLINECODEf6d3e242 来说，它从未“见过”那个被删除的元素。这是一种简单但有效的方式，特别适合初学者理解数据在内存中的流动。

—

方法二：高性能的 System.arraycopy()

如果你追求极致的性能，或者正在处理大型数组，那么使用 INLINECODEbc944a6c 循环可能会让你觉得效率不够高。这时，Java 提供了一个本地方法 INLINECODE3d479dba，它是处理数组操作的“核武器”。

为什么它更快？

System.arraycopy 是一个本地方法，通常直接由 JVM 针对特定的操作系统和硬件进行了优化。它可以在内存层面直接批量移动数据块，比 Java 层面的循环遍历要快得多，尤其是在处理成千上万个元素时，差异非常明显。

核心思路

我们将删除操作看作是两次数组拷贝的拼接：

  • 将目标索引之前的所有元素拷贝到新数组。
  • 将目标索引之后的所有元素拷贝到新数组（注意新数组的起始位置要前移一位）。

代码实现

import java.util.Arrays;

public class ArrayRemoveSystemCopy {

    public static int[] removeBySystemCopy(int[] arr, int index) {
        // 边界检查
        if (arr == null || index = arr.length) {
            return arr;
        }

        // 创建新数组
        int[] newArray = new int[arr.length - 1];

        // 第一次拷贝：复制 0 到 index-1 的部分
        // 参数含义：(原数组, 原数组起始位置, 目标数组, 目标数组起始位置, 拷贝长度)
        System.arraycopy(arr, 0, newArray, 0, index);

        // 第二次拷贝：复制 index+1 到末尾的部分
        // 如果删除的不是最后一个元素，我们需要拷贝剩余部分
        if (arr.length - 1 - index >= 0) {
            System.arraycopy(arr, index + 1, newArray, index, arr.length - index - 1);
        }

        return newArray;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] data = { 100, 200, 300, 400, 500 };
        // 尝试删除索引为 1 的元素 (200)
        data = removeBySystemCopy(data, 1);
        
        System.out.println("使用 System.arraycopy 结果: " + Arrays.toString(data));
        
        // 边界测试：删除第一个元素
        data = removeBySystemCopy(data, 0);
        System.out.println("删除第一个元素后: " + Arrays.toString(data));
    }
}

深度解析

在这个例子中，我们把原本需要循环做的工作变成了两次连续的内存块搬移。

  • 第一行 System.arraycopy：它把“头”保留了下来。比如删除索引 2，它就把索引 0 和 1 完美复制到新数组的开头。
  • 第二行 INLINECODE3ff1b2b7：它把“尾”接了上来。它从原数组的 INLINECODE1779be7b 开始读，但在写入新数组时，直接写在 index 位置。这就把后面剩下的数据整体向前挪了一位，填补了空缺。

这是生产环境中推荐的做法，既简洁又高效。

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方法三：优雅的 Java 8 Streams

随着 Java 8 的普及，函数式编程风格越来越受欢迎。虽然对于简单的数组操作，Stream 的性能可能不如 System.arraycopy，但它提供了一种声明式的、极其优雅的写法。如果你的代码库中已经大量使用了 Lambda 表达式，那么这种方式能保持风格的一致性。

核心思路

我们将数组看作一个数据流。我们需要做的事情就是：过滤掉不想要的索引，然后把剩下的收集成一个新的数组。

代码实现

import java.util.Arrays;
import java.util.stream.IntStream;

public class ArrayRemoveStream {

    public static int[] removeByStream(int[] arr, int index) {
        // 边界检查：如果是无效输入，直接返回原数组
        if (arr == null || index = arr.length) {
            return arr;
        }

        // 使用 IntStream 来处理原始数组
        return IntStream.range(0, arr.length) // 1. 创建一个从 0 到 数组长度的索引流
                .filter(i -> i != index)      // 2. 过滤掉我们要删除的那个索引
                .map(i -> arr[i])             // 3. 将剩下的索引映射回实际的数组值
                .toArray();                   // 4. 将结果转换回新的数组
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] numbers = { 5, 10, 15, 20, 25 };
        System.out.println("原始流数组: " + Arrays.toString(numbers));

        // 删除索引 3 (即数字 20)
        numbers = removeByStream(numbers, 3);
        
        System.out.println("Stream 处理后: " + Arrays.toString(numbers));
    }
}

适用场景

当你需要在删除元素的同时进行其他复杂操作（比如过滤、转换、映射）时，Stream 是绝佳选择。你可以把删除操作仅仅看作是流水线上的一个环节。

—

方法四：利用 ArrayList 的动态特性

如果你觉得手动处理数组索引太麻烦，或者你的业务逻辑涉及大量的增删操作，那么也许你应该考虑使用 INLINECODE666aca1c。INLINECODEeedc8463 内部虽然也是用数组实现的，但它封装了所有的扩容和移动逻辑，提供了现成的 remove(int index) 方法。

核心思路

数组 -> ArrayList -> 删除 -> 新数组。这是一种“借力打力”的方法，利用 Java 集合框架的强大功能来简化代码。

代码实现

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.IntStream;

public class ArrayRemoveArrayList {

    public static int[] removeUsingArrayList(int[] arr, int index) {
        // 边界检查
        if (arr == null || index = arr.length) {
            return arr;
        }

        // 1. 将基本类型数组转换为 List
        // 注意：这里使用了 Stream 来做 boxed 转换，这是 Java 8+ 的简便写法
        List tempList = IntStream.of(arr) 
                                          .boxed() 
                                          .collect(Collectors.toList());

        // 2. 直接使用 ArrayList 的 remove 方法
        // 这一步会自动处理元素移动
        tempList.remove(index);

        // 3. 将 List 转回 int 数组
        // 这里不能直接用 toArray()，因为那会返回 Integer[]
        return tempList.stream()
                      .mapToInt(Integer::intValue)
                      .toArray();
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] rawArray = { 77, 88, 99, 111, 222 };
        System.out.println("List 转换前: " + Arrays.toString(rawArray));

        // 删除索引 2 (99)
        rawArray = removeUsingArrayList(rawArray, 2);
        
        System.out.println("List 转换后: " + Arrays.toString(rawArray));
    }
}

优缺点分析

  • 优点：代码意图非常清晰，tempList.remove(index) 一眼就能看懂。不需要手动管理索引下标。

n* 缺点：性能开销较大。我们需要把数组转成 List（涉及装箱操作），再转回数组（涉及拆箱和创建新集合）。对于性能敏感的代码，这通常不是首选。

—

综合对比与最佳实践

我们在前面介绍了四种不同的方法，那么在实际项目中，你应该如何选择呢？让我们来做一个快速的总结。

方法

性能

代码简洁度

适用场景

:—

:—

:—

:—

For 循环

中等

中等

适合初学者理解原理，或者简单的小规模数据操作。

System.arraycopy

极高

中等 (稍显繁琐)

生产环境首选。适合大型数组或对性能有苛刻要求的场景。

Java 8 Stream

较低 (有流的开销)

极高

当你已经在使用 Stream 进行其他数据处理，或者追求代码的函数式优雅时。

ArrayList

较低 (对象转换开销)

高

适合业务逻辑复杂、频繁增删，且对性能不极端敏感的场景。### 实战建议

  • 默认选择：如果你在写通用的工具类，请选择 System.arraycopy。它是最稳健且最高效的。
  • 防御性编程：无论使用哪种方法，永远不要忘记检查输入参数。数组是否为 INLINECODE761771ff？索引是否越界？这些细节决定了你代码的健壮性。如果不检查，访问 INLINECODEf621f449 时会抛出令人头疼的 ArrayIndexOutOfBoundsException。
  • 数据结构的选择：如果你发现自己频繁地在数组中间插入或删除元素，也许你应该反思一下：数组真的是最适合的数据结构吗？ 这种情况下，INLINECODE41b0db9c 或 INLINECODE18cdf381 可能会更合适。

结语

从数组中删除特定索引的元素，看似简单，实则涵盖了内存管理、算法逻辑以及 API 设计的方方面面。我们不仅学会了怎么做，更理解了为什么要这样做。

希望这篇文章能帮助你更加从容地应对 Java 中的数组操作。下一次当你面对需要移动数据的需求时，你一定能写出既高效又优雅的代码。祝编码愉快！

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