java中如何确保一个集合不能被修改? - 源码解读详细--JavaPub版本

简介: java中如何确保一个集合不能被修改? - 源码解读详细--JavaPub版本

看了一些java 相关的题目,其中有个说如何确保一个集合不能被修改?

答案中提到了两种实现方式,Collections. unmodifiableCollection(Collection c) 方法创建的集合,和使用Arrays.asList创建的集合。 那么为什么这两种方式创建的集合为什么就不能修改呢? 下边通过源码来看一下到底是为什么。

1. Collections. unmodifiableCollection(Collection c) 方法

1.1 示例

        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        Collection<Integer> readOnlyList = Collections.unmodifiableCollection(list);
        readOnlyList.add(4); // 会报错

报错如下:

1.2 源码解析

下边看看源码中是如何实现的

  1. 进入unmodifiableCollection 方法
  2. 可以看到该方法是Collections的一个静态方法,内部返回一个Collections的内部类UnmodifiableCollection。
  3. 跟进Collections.UnmodifiableCollection这个内部类


  • new Collections.UnmodifiableCollection(var0)该内部类实现了Collection接口,是调用了该内部类的构造方法,首先做了个非null判断,然后将参数赋值给了该内部类的成员变量c(Collection类型)

既然实现了Collection 接口,就要实现其抽象方法,size()、 isEmpty() 、contains(Object var1)、toArray()、iterator()、 add(E var1)、remove(Object var1) 等等。主要来看看涉及到修改的add以及remove等的一些方法。

  • 通过该内部类创建的集合调用add,或者remove方法时候报错,看到期内部实现如下:
// 局部源码
  public int size() {
            return this.c.size();
        }
        public boolean isEmpty() {
            return this.c.isEmpty();
        }
        public boolean contains(Object var1) {
            return this.c.contains(var1);
        }
        public Object[] toArray() {
            return this.c.toArray();
        }
        public boolean add(E var1) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
        public boolean remove(Object var1) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
        public boolean addAll(Collection<? extends E> var1) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
        public boolean removeAll(Collection<?> var1) {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }

可以看到如add()、remove() 等涉及修改集合的内部直接抛出了异常 ,其他方法均是正常实现。

throw new UnsupportedOperationException();

到这里就是真相大白了。

注意Collection和Collections的区别,Collection是单列集合的顶层接口,Collections是操作集合的一个工具类。 一个是接口,一个是类。

1.3 综述

通过Collections工具类的静态方法unmodifiableCollection(list),该静态方法内部返回了Collections的静态内部类UnmodifiableCollection对象,该内部类又实现了Collection集合接口,也就是说内部类UnmodifiableCollection也是集合的一种。同样实现了Collection集合的方法,只不过在比如add、remove等修改的方法中直接抛出UnsupportedOperationException()异常,因此实现了集合不能修改的功能。


出这个题目的人,必然是知道这个答案的,然而通过源码的分析反过来看,这个题目提问方式似乎有些不妥。本人愚见,更加确切的题目应该为:“如何创建一个不能被修改的集合?” 因为它不是将原本的比如list集合对象增加了限制不能修改,而是将原本的集合的值copy了一份,定义为了一个新的集合,而且是一个新类型的集合。只不过在创建的时候需要一个传统集合对象作为参数。

2. 使用Arrays.asList创建的集合

下边从源码上解读一下为什么通过Arrays.asList创建的集合通过不能修改。

2.1 示例

        List<Integer> integers = Arrays.asList(11, 22, 33, 44);
        integers.add(55);

执行这段代码同样报错如下:

2.2 源码解读

  1. Arrays.asList 同样第一步进入 arrays的静态方法asList

  2. 是不是跟unmodifiableCollection有点类似啊,这里同样是返回了一个Arrays的静态内部类ArrayList。
  3. 接着点进去

  1. 可以看到:
  • 通过其构造方法,构造了一个对象,其成员变量的值就是传进来的数组。
  • Arrays的静态内部类ArrayList集成了AbstractList抽象类,所以该内部类其实是一个集合类

这里就要说明一点了 这里的内部类ArrayList和我们通常使用的ArrayList不是同一个集合类,这一点一定要搞清楚。但两者同属于AbstractList抽象类的子类。

  1. 完整的查看该内部类ArrayList

为了节省篇幅,这里方法里的实现用…代替,只展示了方法声明

{
 private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements RandomAccess, Serializable {
        private static final long serialVersionUID = -2764017481108945198L;
        private final E[] a;
        ArrayList(E[] var1) {....}
        public int size() {....}
        public Object[] toArray() {....}
        public <T> T[] toArray(T[] var1) {....}
        public E get(int var1) {....}
        public E set(int var1, E var2) {....}
        public int indexOf(Object var1) {....}
        public boolean contains(Object var1) {....}
        public Spliterator<E> spliterator() {....}
        public void forEach(Consumer<? super E> var1) {....}
        public void replaceAll(UnaryOperator<E> var1) {....}
        public void sort(Comparator<? super E> var1) {....}
    }

可以看到,该内部类ArrayList中并没有重写父类AbstractList中的add和remove等方法。

这里我们可以根据java中的多态,父类引用指向子类实现。该引用只可以调用子类中继承或重写的父类方法,不可以调用子类中独有的方法,当然父类中独有的方法是可以调用的。

那么现在这种情况就是调用了父类独有的方法了,因此初步判定:上述的异常应该是父类AbstractList抛出的。

  1. 验证3中最后的判定
    怎么个验证法呢,2个步骤,查看源码,实际debug运行。
  • 首先查看源码(以add方法为例子):

首先看到了久违了的UnsupportedOperationException(),(啊,也是第一次是看到异常是这种心情哈哈),然后可以看到父类的add方法里边就是一个空实现,及子类想要使用add、remove等方法,必须要自己重写其方法,否则直接抛出该异常。

  • 实际运行看是否入此

首先在如下处打个断点

debug模式运行如下代码:

结果:


这里顺便看一下“传统”ArrayList中对其父类的add等方法的重写

可以看到下图中ArrayList类重写了父类的方法,在java多态的调用中直接调用的就是子类的方法。

2.3 综述

通过Arrays.asList方法创建了一个集合,但不是我们传统中使用的ArrayList集合,两者继承同一个父类,但是内部却又不同的实现,Arrays.asList创建的ArrayList中没有重写其父类AbstractList的add、remove方法,所以不持支新增和删除。

如果强行调用,虽然不会出现编译错误,调用的是父类的该方法,则会报出UnsupportedOperationException异常。

总结:

经过源码的一些解读,发现,其实内部都是java基本的特性。

都是通过一个工具类里边的内部类然后实现接口或继承父类,创建一个新类型的集合。前者通过是实现了方法后,直接再方法内抛异常的方式,后者是利用不重写,直接利用父类的方法,抛出异常(可以理解为多态的一种)。


关于以上有问题欢迎指出,共同探讨。

参考巨人:https://blog.csdn.net/fanbaodan/article/details/103237298

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