讀了這一篇，讓你少踩 ArrayList 的那些坑
阿新 • • 發佈：2020-05-29
> 我是風箏，公眾號「古時的風箏」，一個不只有技術的技術公眾號，一個在程式圈混跡多年，主業 Java，另外 Python、React 也玩兒的 6 的斜槓開發者。
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請看下面的程式碼，誰能看出它有什麼問題嗎？
```java
String a = "古時的";
String b = "風箏";
List stringList = Arrays.asList(a,b);
stringList.add("!!!");
```
這是一個小白程式設計師問我的問題。
他說：成哥，幫我看看這程式碼有什麼問題嗎，為什麼報錯呢，啥操作都沒有啊？
我：看上去確實沒什麼問題，但是我確實沒用過 `Arrays.asList`這個方法，報什麼錯誤？
他：異常資訊是 `java.lang.UnsupportedOperationException`，是呼叫 `add` 方法時丟擲的。
恩，我大概明白了，這可能是 `ArrayList`的又一個坑，和 `subList`應該有異曲同工之妙。
## Arrays.asList
`Arrays.asList` 方法接收一個變長泛型，最後返回 List，好像是個很好用的方法啊，有了它，我們總是說的 `ArrayList` 初始化方式是不是就能更優雅了，既不用`{{`這種雙括號方式，也不用先 `new ArrayList`，然後再呼叫 `add`方法一個個往裡加了。但是，為啥沒有提到這種方式呢？
雖然問題很簡單，但還是有必要看一下原因的。於是，寫了上面這 4 行程式碼做個測試，執行起來確實拋了異常，異常如下：
直接看原始碼吧，定位到 `Arrays.asList` 方法看一看。
```java
public static List asList(T... a) {
return new ArrayList<>(a);
}
```
咦，是 new 了一個 `ArrayList`出來呀，怎麼會不支援 `add`操作呢，不仔細看還真容易被唬住，此`ArrayList`非彼`ArrayList`，這是一個內部類，但是類名也叫 `ArrayList`，你說坑不坑。
```java
private static class ArrayList extends AbstractList
implements RandomAccess, java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = -2764017481108945198L;
private final E[] a;
ArrayList(E[] array) {
a = Objects.requireNonNull(array);
}
@Override
public int size() {
return a.length;
}
@Override
public Object[] toArray() {
return a.clone();
}
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public T[] toArray(T[] a) {
int size = size();
if (a.length < size)
return Arrays.copyOf(this.a, size,
(Class) a.getClass());
System.arraycopy(this.a, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
@Override
public E get(int index) {
return a[index];
}
@Override
public E set(int index, E element) {
E oldValue = a[index];
a[index] = element;
return oldValue;
}
@Override
public int indexOf(Object o) {
E[] a = this.a;
if (o == null) {
for (int i = 0; i < a.length; i++)
if (a[i] == null)
return i;
} else {
for (int i = 0; i < a.length; i++)
if (o.equals(a[i]))
return i;
}
return -1;
}
@Override
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
@Override
public Spliterator spliterator() {
return Spliterators.spliterator(a, Spliterator.ORDERED);
}
@Override
public void forEach(Consumer action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (E e : a) {
action.accept(e);
}
}
@Override
public void replaceAll(UnaryOperator operator) {
Objects.requireNonNull(operator);
E[] a = this.a;
for (int i = 0; i < a.length; i++) {
a[i] = operator.apply(a[i]);
}
}
@Override
public void sort(Comparator c) {
Arrays.sort(a, c);
}
}
```
裡面定義了 `set`、`get`等基本的方法，但是沒有重寫`add`方法，這個類也是繼承了 `AbstractList`，但是 `add`方法並沒有具體的實現，而是拋了異常出來，具體的邏輯需要子類自己去實現的。
```java
public void add(int index, E element) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
```
所以說，`Arrays.asList`方法創建出來的 `ArrayList` 和真正我們平時用的 `ArrayList`只是繼承自同一抽象類的兩個不同子類，而 `Arrays.asList`建立的 `ArrayList` 只能做一些簡單的檢視使用，不能做過多操作，所以 `ArrayList`的幾種初始化方式裡沒有 `Arrays.asList`這一說。
## subList 方法
上面提到了那個問題和 `subList`的坑有異曲同工之妙，都是由於返回的物件並不是真正的 `ArrayList`型別，而是和 `ArrayList`整合同一父類的不同子類而已。
### 坑之一
所以會產生第一個坑，就是把當把 `subList`返回的物件轉換成 `ArrayList` 的時候
```java
List stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("我");
stringList.add("是");
stringList.add("風箏");
List subList = (ArrayList) stringList.subList(0, 2);
```
會丟擲下面的異常：
```shell
java.lang.ClassCastException: java.util.ArrayList$SubList cannot be cast to java.util.ArrayList
```
原因很明瞭，因為這倆根本不是一個物件，也不存在繼承關係，如果真說有什麼關係，頂多算是兄弟關係，因為都繼承了 `AbstractList` 嘛 。
### 坑之二
當你在 subList 中操作的時候，其實就是在操作原始的 `ArrayList`，不明所以的同學以為這是一個副本列表，然後在 subList 上一頓操作猛如虎，最後回頭一看原始 `ArrayList`已然成了二百五。
例如下面這段程式碼，在 subList 上新增了一個元素，然後又刪除了開頭的一個元素，結果回頭一看原始的 ArrayList，發現它的結果也發生了變化。
```java
List stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("我");
stringList.add("是");
stringList.add("風箏");
List subList = stringList.subList(0, 3);
subList.add("!!!");
subList.remove(0);
System.out.println("------------------");
System.out.println("修改後的 subList");
System.out.println("------------------");
for (String s : subList) {
System.out.println(s);
}
System.out.println("------------------");
System.out.println("原始 ArrayList");
System.out.println("------------------");
for (String a : stringList) {
System.out.println(a);
}
```
以上程式碼的輸出結果：
```shell
------------------
修改後的 subList
------------------
是
風箏
!!!
------------------
原始 ArrayList
------------------
是
風箏
!!!
```
為什麼會發生這樣的情況呢，因為 `subList`的實現就是這樣子啊，捂臉。我們可以看一下 subList 這個方法的原始碼。
```java
public List subList(int fromIndex, int toIndex) {
subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);
}
```
看到它內部是 new 了一個 SubList 類，這個類就是上面提到的 `ArrayList`的子類，看到第一個引數 `this`了嗎，`this`就是當前的 `ArrayList` 原始列表，之後的增刪改其實都是在 `this`上操作，最終也就是在原始列表上進行的操作，所以你的一舉一動最後都會誠實的反應到原始列表上，之後你再想用原始列表，對不起，已經找不到了。
### 坑之三
如果你使用 subList 方法獲取了一個子列表，這之後又在原始列表上進行了新增或刪除的操作，這是，你之前獲取到的 subList 就已經廢掉了，不能用了，不能用的意思就是你在 subList 上進行遍歷、增加、刪除操作都會丟擲異常，沒錯，連遍歷都不行了。
例如下面這段程式碼
```java
List stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("我");
stringList.add("是");
stringList.add("風箏");
List subList = stringList.subList(0, 3);
// 原始列表元素個數改變
stringList.add("!!!");
// 遍歷 subList
for (String s : subList) {
System.out.println(s);
}
// get 元素
subList.get(0);
// remove 元素
subList.remove(0);
//增加元素
subList.add("hello");
```
遍歷、get、remove、add 都會丟擲以下異常
其實與二坑的原因相同，subList 其實操作的是原始列表，當你在 subList 上進行操作時，會執行 `checkForComodification`方法，此方法會檢查原始列表的個數是否和最初的相同，如果不相同，直接丟擲 `ConcurrentModificationException`異常。
```java
private void checkForComodification() {
if (ArrayList.this.modCount != this.modCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
```
## 最後
沒有在專案中踩過 JDK 坑的程式設計師，不足以談人生。所以，各位同學在使用一些看似簡單、優雅的方法時，一定要清楚它的特性和原理，不然就離坑不遠了。
***
**壯士且慢，先給點個推薦吧，總是被白嫖，身體吃不消！**
> **我是風箏，公眾號「古時的風箏」。一個兼具深度與廣度的程式設計師鼓勵師，一個本打算寫詩卻寫起了程式碼的田園碼農！你可選擇現在就關注我，或者看看歷史文章再關注也不遲。**
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