改善 Java 程序的151个建议之数组和集合(一)

1. 警惕数组的浅拷贝

   public static void main(String[] arg){
        Balloon [] a = new Balloon[5];
        for(int i = 0;i < 5; i++){
            a[i] = new Balloon(i,Color.values()[i]);
            a[i].setId(i);
            a[i].setColor(Color.values()[i]);
        }
        for(int i = 0;i < 5; i++){
            System.out.println("a:"+a[i].getColor());
        }
        
        Balloon[] b = Arrays.copyOf(a,a.length);
        
        //修改b数组最后一个元素的属性
        b[4].setColor(Color.Black);
        for(int i = 0;i < 5; i++){
            System.out.println("a:"+a[i].getColor()+"--b:"+b[i].getColor());
        }
    }
    
    enum Color{
        Red,Blue,Yellow,Black,White;
    }
    
    static class Balloon{
        private int id;
        private Color color;

        public Balloon(int id, Color color) {
            this.id = id;
            this.color = color;
        }

        public int getId() {
            return id;
        }

        public void setId(int id) {
            this.id = id;
        }

        public Color getColor() {
            return color;
        }

        public void setColor(Color color) {
            this.color = color;
        }
    }

a:Red
a:Blue
a:Yellow
a:Black
a:White
a:Red--b:Red
a:Blue--b:Blue
a:Yellow--b:Yellow
a:Black--b:Black
a:Black--b:Black

为什么修改了b数组最后一个元素的颜色属性,a数组的最后一个元素颜色属性也发生了变化?原因如下:
通过copyOf方法产生的数组是一个浅拷贝,这与序列的浅拷贝完全相同,基本类型拷贝值,其它都是拷贝引用地址。

2. 避开基本类型数组转换列表陷阱

看下面一段代码:

    int[] data = {1,2,3,4,5,6};
    List<int[]> ints = Arrays.asList(data);
    System.out.println(ints.size());

ints的长度为什么变成了1,而不是6呢?查看asList的源码你会发现:

    public static <T> List<T> asList(T... a) {
        return new ArrayList<>(a);
    }

asList的输入参数是一个泛型变长参数,而基本类型是不能泛型化的,除非使用对应的包装类型,那为什么传递int型数组编译没有报错呢?
在Java中,数组是一个对象,它是可以被泛型化的,上面的代码中把int数组作为了T的类型,因此转化后list中只有一个int数组的元素。修改后代码如下:

    Integer[] data = {1,2,3,4,5,6};
    List<Integer> integers = Arrays.asList(data);
    System.out.println(integers.size());

3. asList产生的对象不可更改

    Integer[] data = {1,2,3,4,5,6};
    List<Integer> integers = Arrays.asList(data);
    integers.add(9);
    System.out.println(integers.size());

结果:

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
    at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:148)
    at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:108)
    at com.hummer.personal.mdm.MdmController.main(MdmController.java:133)

为什么在使用add方法时会抛出异常呢?

    public static <T> List<T> asList(T... a) {
        return new ArrayList<>(a);
    }

查看源码发现asList返回的ArrayList类是Arrays工具类内置类

 private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        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> T[] toArray(T[] a) {
            int size = size();
            if (a.length < size)
                return Arrays.copyOf(this.a, size,
                                     (Class<? extends T[]>) 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<E> spliterator() {
            return Spliterators.spliterator(a, Spliterator.ORDERED);
        }

        @Override
        public void forEach(Consumer<? super E> action) {
            Objects.requireNonNull(action);
            for (E e : a) {
                action.accept(e);
            }
        }

        @Override
        public void replaceAll(UnaryOperator<E> 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<? super E> c) {
            Arrays.sort(a, c);
        }
    }

而这个内置类中并没有实现add方法,其add方法在父类AbstractList中

    public void add(int index, E element) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

因此会抛出异常

4. 频繁插入和删除使用LinkedList

  • ArrayList是动态扩展的数组,插入和删除元素时需要移动后面元素
  • LinkedList是双向链表的数据结构,插入和删除元素只是前后元素引用指针的变化
  • 修改元素ArrayList比LinkedList快,因为LinkedList修改用了entry方法定位元素,而arraylist的修改则是数组元素的直接替换
  • 增加元素两者效率基本相同

5. 列表相等只需关心元素数据

ArrayList<String> str = new ArrayList();
str.add("aa");

Vector<String> str2 = new Vector();
str2.add("aa");

System.out.println(str.equals(str2));//true

两者都实现了List接口,也都继承了AbastractList抽象类,其equals方法在AbastractList中定义,equals方法不关心List的具体实现类,只要所有元素相等,并且长度也相等就表明两个List相等。其他的集合类型,如Set,Map等与此相同。

6. 子列表只是原列表的一个视图

  public static void main(String[] arg) {
    List<String> c = new ArrayList<>();
    c.add("A");
    c.add("B");
    c.add("C");

    ArrayList<String> c1 = new ArrayList<>(c);

    List<String> c2 = c.subList(0, c.size());
    c2.add("D");

    System.out.println("c==c1 ? "+ c.equals(c1));//false
    System.out.println("c==c2 ? "+ c.equals(c2));//true
  }
  • c1是通过ArrayList的构造函数创建的,它是通过数组的copyOf动作生成的,所生成的c1与原列表c之间没有任何关系(虽然是浅拷贝,但是元素类型是String,也就是说元素是深拷贝)
  • subList操作是在原始列表上的操作,它自身并没有生成数组或是链表,也就是子列表只是原列表的一个视图(View),所以修改动作都反映在原列表上
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