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集合是Java開發日常開發中經常會使用到的。在之前的一些文章中，我們介紹過一些關于使用集合類應該注意的事項，如《為什么阿里巴巴禁止在 foreach 循環里進行元素的 remove/add 操作》、《為什么阿里巴巴建議集合初始化時，指定集合容量大小》等。

關于集合類，《阿里巴巴Java開發手冊》中其實還有另外一個規定：

本文就來分析一下為什么會有如此建議?其背后的原理是什么?

1.subList

subList是List接口中定義的一個方法，該方法主要用于返回一個集合中的一段、可以理解為截取一個集合中的部分元素，他的返回值也是一個List。

如以下代碼：

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); 
} 

以上代碼輸出結果為：

[Hollis] 

如果我們改動下代碼，將subList的返回值強轉成ArrayList試一下：

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); 
} 

以上代碼將拋出異常：

java.lang.ClassCastException:  
java.util.ArrayList$SubList cannot be cast to java.util.ArrayList 

不只是強轉成ArrayList會報錯，強轉成LinkedList、Vector等List的實現類同樣也都會報錯。

那么，為什么會發生這樣的報錯呢?我們接下來深入分析一下。

2.底層原理

首先，我們看下subList方法給我們返回的List到底是個什么東西，這一點在JDK源碼中注釋是這樣說的：

Returns a view of the portion of this list between the specifiedfromIndex, inclusive, and toIndex, exclusive.

也就是說subList 返回是一個視圖，那么什么叫做視圖呢?

我們看下subList的源碼：

public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) { 
    subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size); 
    return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex); 
} 

這個方法返回了一個SubList，這個類是ArrayList中的一個內部類。

SubList這個類中單獨定義了set、get、size、add、remove等方法。

當我們調用subList方法的時候，會通過調用SubList的構造函數創建一個SubList，那么看下這個構造函數做了哪些事情：

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，這個構造函數中把原來的List以及該List中的部分屬性直接賦值給自己的一些屬性了。

也就是說，SubList并沒有重新創建一個List，而是直接引用了原有的List(返回了父類的視圖)，只是指定了一下他要使用的元素的范圍而已(從fromIndex(包含)，到toIndex(不包含))。

所以，為什么不能講subList方法得到的集合直接轉換成ArrayList呢?因為SubList只是ArrayList的內部類，他們之間并沒有繼承關系，故無法直接進行強制類型轉換。

3.視圖有什么問題

前面通過查看源碼，我們知道，subList()方法并沒有重新創建一個ArrayList，而是返回了一個ArrayList的內部類——SubList。

這個SubList是ArrayList的一個視圖。

那么，這個視圖又會帶來什么問題呢?我們需要簡單寫幾段代碼看一下。

1、非結構性改變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); 
} 

得到結果：

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] 

當我們嘗試通過set方法，改變subList中某個元素的值得時候，我們發現，原來的那個List中對應元素的值也發生了改變。

同理，如果我們使用同樣的方法，對sourceList中的某個元素進行修改，那么subList中對應的值也會發生改變。讀者可以自行嘗試一下。

2、結構性改變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); 
 
} 

得到結果：

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] 

我們嘗試對subList的結構進行改變，即向其追加元素，那么得到的結果是sourceList的結構也同樣發生了改變。

3、結構性改變原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); 
 
} 

得到結果：

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) 

我們嘗試對sourceList的結構進行改變，即向其追加元素，結果發現拋出了ConcurrentModificationException。

【本文是51CTO專欄作者Hollis的原創文章，作者微信公眾號Hollis(ID：hollischuang)】

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