集合是Java开发日常开发中经常会使用到的。在之前的一些文章中，我们介绍过一些关于使用集合类应该注意的事项，如《为什么阿里巴巴禁止在 foreach 循环里进行元素的 remove/add 操作》、《为什么阿里巴巴建议集合初始化时，指定集合容量大小》等。
关于集合类，《阿里巴巴Java开发手册》中其实还有另外一个规定：
本文就来分析一下为什么会有如此建议?其背后的原理是什么?
1.subList
subList是List接口中定义的一个方法，该方法主要用于返回一个集合中的一段、可以理解为截取一个集合中的部分元素，他的返回值也是一个List。
如以下代码：
- public static void main(String[] args) {
- List<String> names = new ArrayList<String>() {{
- add("Hollis");
- add("hollischuang");
- add("H");
- }};
- List subList = names.subList(0, 1);
- System.out.println(subList);
- }
以上代码输出结果为：
- [Hollis]
如果我们改动下代码，将subList的返回值强转成ArrayList试一下：
- public static void main(String[] args) {
- List<String> names = new ArrayList<String>() {{
- add("Hollis");
- add("hollischuang");
- add("H");
- }};
- ArrayList subList = names.subList(0, 1);
- System.out.println(subList);
- }
以上代码将抛出异常：
- java.lang.ClassCastException:
- java.util.ArrayList$SubList cannot be cast to java.util.ArrayList
不只是强转成ArrayList会报错，强转成LinkedList、Vector等List的实现类同样也都会报错。
那么，为什么会发生这样的报错呢?我们接下来深入分析一下。
2.底层原理
首先，我们看下subList方法给我们返回的List到底是个什么东西，这一点在JDK源码中注释是这样说的：
Returns a view of the portion of this list between the specifiedfromIndex, inclusive, and toIndex, exclusive.
也就是说subList 返回是一个视图，那么什么叫做视图呢?
我们看下subList的源码：
- public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
- subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
- return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);
- }
这个方法返回了一个SubList，这个类是ArrayList中的一个内部类。
SubList这个类中单独定义了set、get、size、add、remove等方法。
当我们调用subList方法的时候，会通过调用SubList的构造函数创建一个SubList，那么看下这个构造函数做了哪些事情：
- SubList(AbstractList<E> parent,
- int offset, int fromIndex, int toIndex) {
- this.parent = parent;
- this.parentOffset = fromIndex;
- this.offset = offset + fromIndex;
- this.size = toIndex - fromIndex;
- this.modCount = ArrayList.this.modCount;
- }
可以看到，这个构造函数中把原来的List以及该List中的部分属性直接赋值给自己的一些属性了。
也就是说，SubList并没有重新创建一个List，而是直接引用了原有的List(返回了父类的视图)，只是指定了一下他要使用的元素的范围而已(从fromIndex(包含)，到toIndex(不包含))。
所以，为什么不能讲subList方法得到的集合直接转换成ArrayList呢?因为SubList只是ArrayList的内部类，他们之间并没有继承关系，故无法直接进行强制类型转换。
3.视图有什么问题
前面通过查看源码，我们知道，subList()方法并没有重新创建一个ArrayList，而是返回了一个ArrayList的内部类——SubList。
这个SubList是ArrayList的一个视图。
那么，这个视图又会带来什么问题呢?我们需要简单写几段代码看一下。
1、非结构性改变SubList
- public static void main(String[] args) {
- List<String> sourceList = new ArrayList<String>() {{
- add("H");
- add("O");
- add("L");
- add("L");
- add("I");
- add("S");
- }};
- List subList = sourceList.subList(2, 5);
- System.out.println("sourceList ： " + sourceList);
- System.out.println("sourceList.subList(2, 5) 得到List ：");
- System.out.println("subList ： " + subList);
- subList.set(1, "666");
- System.out.println("subList.set(3,666) 得到List ：");
- System.out.println("subList ： " + subList);
- System.out.println("sourceList ： " + sourceList);
- }
得到结果：
- sourceList ： [H, O, L, L, I, S]
- sourceList.subList(2, 5) 得到List ：
- subList ： [L, L, I]
- subList.set(3,666) 得到List ：
- subList ： [L, 666, I]
- sourceList ： [H, O, L, 666, I, S]
当我们尝试通过set方法，改变subList中某个元素的值得时候，我们发现，原来的那个List中对应元素的值也发生了改变。
同理，如果我们使用同样的方法，对sourceList中的某个元素进行修改，那么subList中对应的值也会发生改变。读者可以自行尝试一下。
2、结构性改变SubList
- public static void main(String[] args) {
- List<String> sourceList = new ArrayList<String>() {{
- add("H");
- add("O");
- add("L");
- add("L");
- add("I");
- add("S");
- }};
- List subList = sourceList.subList(2, 5);
- System.out.println("sourceList ： " + sourceList);
- System.out.println("sourceList.subList(2, 5) 得到List ：");
- System.out.println("subList ： " + subList);
- subList.add("666");
- System.out.println("subList.add(666) 得到List ：");
- System.out.println("subList ： " + subList);
- System.out.println("sourceList ： " + sourceList);
- }
得到结果：
- sourceList ： [H, O, L, L, I, S]
- sourceList.subList(2, 5) 得到List ：
- subList ： [L, L, I]
- subList.add(666) 得到List ：
- subList ： [L, L, I, 666]
- sourceList ： [H, O, L, L, I, 666, S]
我们尝试对subList的结构进行改变，即向其追加元素，那么得到的结果是sourceList的结构也同样发生了改变。
3、结构性改变原List
- public static void main(String[] args) {
- List<String> sourceList = new ArrayList<String>() {{
- add("H");
- add("O");
- add("L");
- add("L");
- add("I");
- add("S");
- }};
- List subList = sourceList.subList(2, 5);
- System.out.println("sourceList ： " + sourceList);
- System.out.println("sourceList.subList(2, 5) 得到List ：");
- System.out.println("subList ： " + subList);
- sourceList.add("666");
- System.out.println("sourceList.add(666) 得到List ：");
- System.out.println("sourceList ： " + sourceList);
- System.out.println("subList ： " + subList);
- }
得到结果：
- Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
- at java.util.ArrayList$SubList.checkForComodification(ArrayList.java:1239)
- at java.util.ArrayList$SubList.listIterator(ArrayList.java:1099)
- at java.util.AbstractList.listIterator(AbstractList.java:299)
- at java.util.ArrayList$SubList.iterator(ArrayList.java:1095)
- at java.util.AbstractCollection.toString(AbstractCollection.java:454)
- at java.lang.String.valueOf(String.java:2994)
- at java.lang.StringBuilder.append(StringBuilder.java:131)
- at com.hollis.SubListTest.main(SubListTest.java:28)
我们尝试对sourceList的结构进行改变，即向其追加元素，结果发现抛出了ConcurrentModificationException。
【本文是51CTO专栏作者Hollis的原创文章，作者微信公众号Hollis(ID：hollischuang)】
