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在Java中不可变集合是什么_Java集合只读设计说明

P粉602998670

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发布时间:2026-01-22 13:51:44

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来源于php中文网

原创

Java 中的不可变集合指 List.of()、Set.of()、Map.of() 等返回的真正不可修改实例,创建后大小、元素、顺序均不可变,任何修改操作抛 UnsupportedOperationException,且不共享可变状态;而 Collections.unmodifiableXXX() 仅为只读代理,原始集合仍可变。

在java中不可变集合是什么_java集合只读设计说明

什么是 Java 中的不可变集合

Java 中的“不可变集合”不是指 Collections.unmodifiableXXX() 返回的只读视图,而是真正无法修改的集合实例——一旦创建,其大小、元素、顺序均不可变更,任何修改操作(如 add()remove()clear())都会立即抛出 UnsupportedOperationException,且底层不共享可变状态。

从 Java 10 开始,List.of()Set.of()Map.of() 及其重载方法返回的才是真正的不可变集合;Java 9 引入了这些工厂方法,但部分限制(如 null 元素禁止)在 Java 10 才统一强化。

为什么 Collections.unmodifiableList(list) 不算真正不可变

它只是对已有可变集合套了一层“拒绝写操作”的代理,原始集合仍可被修改,且代理对象与原集合共享同一底层数组或哈希表。这意味着:

  • 如果某处还持有原始 ArrayList 引用,调用其 add() 会悄然改变“只读”视图的内容
  • 该视图本身没有防御性拷贝,get(0) 返回的如果是可变对象(如 StringBuilder),仍可能被外部篡改
  • 序列化/反序列化后可能破坏只读语义(取决于具体实现)

List.of()Arrays.asList() 的关键区别

二者名字相似,行为截然不同:

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  • Arrays.asList("a", "b") 返回的是支持 set()remove() 的固定长度列表(底层是 ArrayList 的私有子类),不是不可变的
  • List.of("a", "b") 返回的是紧凑、不可实例化、无空值、无重复(对 Set.of())、线程安全的真正不可变实例
  • List.of() 在元素数 ≤ 12 时使用单例数组优化;超过则转为紧凑对象数组,内存占用new ArrayList(Arrays.asList(...)) 小约 40%
  • List.of() 明确禁止 null:传入 null 会直接抛 NullPointerException;而 Arrays.asList(null) 是合法的
System.out.println(List.of("x", "y")); // [x, y]
System.out.println(Arrays.asList("x", "y")); // [x, y]
List.of("x", "y").add("z"); // 抛 UnsupportedOperationException
Arrays.asList("x", "y").add("z"); // 合法,实际扩容为新 ArrayList

何时该用不可变集合,何时该避免

适合场景:

  • 作为常量集合声明:如 private static final List SUPPORTED_TYPES = List.of("json", "xml");
  • 函数式编程中传递中间结果,避免意外修改影响下游逻辑
  • 多线程环境下的共享配置,无需额外同步或封装

需谨慎的场景:

  • 需要频繁增删的集合:每次修改都得新建实例,开销大
  • 必须容纳 null 值:只能退回到 ImmutableList.copyOf(…)(Guava)或手动包装
  • 需要自定义比较器的 TreeSet 或排序行为:标准 Set.of() 不支持,得用 Set.copyOf(sortedSet)(Java 10+)或第三方库

真正不可变集合的“不可变”是深度的、防御性的,但它的代价是灵活性和运行时动态性——这点常被忽略,尤其在从旧代码迁移时,把 unmodifiableXXX() 替换为 of() 前,务必确认 null 容忍性和构造时机是否匹配。

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