使用 Arrays.asList 把数据转换为 List 的三个坑

使用 Arrays.asList 把数据转换为 List 的三个坑

在如下代码中，我们初始化三个数字的 int[]数组，然后使用 Arrays.asList 把数组转换为 List：

  		int[] arr = {1, 2, 3};
        List list = Arrays.asList(arr);
        System.out.println(list);
        System.out.println(list.size());
        System.out.println(list.get(0).getClass());

但，这样初始化的 List 并不是我们期望的包含 3 个数字的 List。通过日志可以发现，这个 List 包含的其实是一个 int 数组，整个 List 的元素个数是 1，元素类型是整数数组

[[I@520a3426]
1
class [I

其原因是，只能是把 int 装箱为 Integer，不可能把 int 数组装箱为 Integer 数组。我们知道，Arrays.asList 方法传入的是一个泛型 T 类型可变参数，最终 int 数组整体作为了一个对象成为了泛型类型 T：

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

直接遍历这样的 List 必然会出现 Bug，修复方式有两种，如果使用 Java8 以上版本可以使用 Arrays.stream 方法来转换，否则可以把 int 数组声明为包装类型 Integer 数组：

		int[] arr1 = {1, 2, 3};
        List list1 = Arrays.stream(arr1).boxed().collect(Collectors.toList());
        System.out.println(list1);
        System.out.println(list1.size());
        System.out.println(list1.get(0).getClass());


        Integer[] arr2 = {1, 2, 3};
        List list2 = Arrays.asList(arr2);
        System.out.println(list2);
        System.out.println(list2.size());
        System.out.println(list2.get(0).getClass());

可以看到第一个坑是，不能直接使用 Arrays.asList 来转换基本类型数组。那么，我们获得了正确的 List，是不是就可以像普通的 List 那样使用了呢？我们继续往下看。

 String[] arr = {"1", "2", "3"};
        List list = Arrays.asList(arr);
        arr[1] = "4";
        try {
            list.add("5");
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }

java.lang.UnsupportedOperationException
  at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:148)
  at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:108)
  at org.geekbang.time.commonmistakes.collection.aslist.AsListApplication.wrong2(AsListApplication.java:41)
  at org.geekbang.time.commonmistakes.collection.aslist.AsListApplication.main(AsListApplication.java:15)
13:15:34.699 [main] INFO org.geekbang.time.commonmistakes.collection.aslist.AsListApplication - arr:[1, 4, 3] list:[1, 4, 3]

Arrays.asList 返回的 List 不支持增删操作。Arrays.asList 返回的 List 并不是我们期望的 java.util.ArrayList，而是 Arrays 的内部类 ArrayList。ArrayList 内部类继承自 AbstractList 类，并没有覆写父类的 add 方法，而父类中 add 方法的实现，就是抛出 UnsupportedOperationException。相关源码如下所示：

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

private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
    implements RandomAccess, java.io.Serializable
{
    private final E[] a;


    ArrayList(E[] array) {
        a = Objects.requireNonNull(array);
    }
...

    @Override
    public E set(int index, E element) {
        E oldValue = a[index];
        a[index] = element;
        return oldValue;
    }
    ...
}

public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {
...
public void add(int index, E element) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
}

第三个坑，对原始数组的修改会影响到我们获得的那个 List。看一下 ArrayList 的实现，可以发现 ArrayList 其实是直接使用了原始的数组。所以，我们要特别小心，把通过 Arrays.asList 获得的 List 交给其他方法处理，很容易因为共享了数组，相互修改产生 Bug。

 		String[] arr = {"1", "2", "3"};
        List list = Arrays.asList(arr);
        arr[1] = "4";
        System.out.println(list.get(1));
        list.set(0,"5");
        System.out.println(arr[0]);

修复方式比较简单，重新 new 一个 ArrayList 初始化 Arrays.asList 返回的 List 即可：

List list = new ArrayList(Arrays.asList(arr));

一定要让合适的数据结构做合适的事情

第一个误区是，使用数据结构不考虑平衡时间和空间。

要对大 List 进行单值搜索的话，可以考虑使用 HashMap，其中 Key 是要搜索的值，Value 是原始对象，会比使用 ArrayList 有非常明显的性能优势。

 @Test
    public void list(){
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        List<User> listData = new ArrayList<>();
        for(int i = 0;i < 10000;i++){
            list.add(i);
            User user = new User();
            user.setName(String.valueOf(i));
            user.setAddress(String.valueOf(i));
            listData.add(user);
        }

        long begin = System.currentTimeMillis();
        for(Integer i : list){
            String s = String.valueOf(i);
            for(User user : listData){
                if(user.getName() == s){
                    //找到了
                }
            }
        }
        
        
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(end - begin);

        begin = System.currentTimeMillis();
        Map map = new HashMap<>();
        for(User user : listData){
            map.put(user.getName(),user);
        }
        for(Integer i : list){
            String s = String.valueOf(i);
            map.get(s);
        }
        end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(end - begin);
    }

对大 List 进行单值搜索的话，可以考虑使用 HashMap，其中 Key 是要搜索的值，Value 是原始对象，会比使用 ArrayList 有非常明显的性能优势。

第二个误区，过于迷信教科书的大 O 时间复杂度

对于插入操作，LinkedList 的时间复杂度其实也是 O(n)。继续做更多实验的话你会发现，在各种常用场景下，LinkedList 几乎都不能在性能上胜出 ArrayList。讽刺的是，LinkedList 的作者约书亚 · 布洛克（Josh Bloch），在其推特上回复别人时说，虽然 LinkedList 是我写的但我从来不用，有谁会真的用吗？

任何东西理论上和实际上是有差距的，请勿迷信教科书的理论，最好在下定论之前实际测试一下。抛开算法层面不谈，由于 CPU 缓存、内存连续性等问题，链表这种数据结构的实现方式对性能并不友好，即使在它最擅长的场景都不一定可以发挥威力。

总结：

第一，想当然认为，Arrays.asList 和 List.subList 得到的 List 是普通的、独立的 ArrayList，在使用时出现各种奇怪的问题。Arrays.asList 得到的是 Arrays 的内部类 ArrayList，List.subList 得到的是 ArrayList 的内部类 SubList，不能把这两个内部类转换为 ArrayList 使用。Arrays.asList 直接使用了原始数组，可以认为是共享“存储”，而且不支持增删元素；List.subList 直接引用了原始的 List，也可以认为是共享“存储”，而且对原始 List 直接进行结构性修改会导致 SubList 出现异常。对 Arrays.asList 和 List.subList 容易忽略的是，新的 List 持有了原始数据的引用，可能会导致原始数据也无法 GC 的问题，最终导致 OOM。

第二，想当然认为，Arrays.asList 一定可以把所有数组转换为正确的 List。当传入基本类型数组的时候，List 的元素是数组本身，而不是数组中的元素。

第三，想当然认为，内存中任何集合的搜索都是很快的，结果在搜索超大 ArrayList 的时候遇到性能问题。我们考虑利用 HashMap 哈希表随机查找的时间复杂度为 O(1) 这个特性来优化性能，不过也要考虑 HashMap 存储空间上的代价，要平衡时间和空间。

第四，想当然认为，链表适合元素增删的场景，选用 LinkedList 作为数据结构。在真实场景中读写增删一般是平衡的，而且增删不可能只是对头尾对象进行操作，可能在 90% 的情况下都得不到性能增益，建议使用之前通过性能测试评估一下。