问题

34. 为什么 ArrayList 的 subList() 不能安全修改？

标准答案

在 Java 中，ArrayList 的 subList() 方法返回的是原列表的一部分视图，而不是一个新的独立副本。对 subList() 返回的视图进行修改会影响原列表，并且可能会导致不一致或并发问题，特别是在多线程环境中。这就是为什么 subList() 的修改操作并不是完全安全的。

1. subList()的工作原理

ArrayList 的 subList() 方法返回的是原始列表的一个视图，而不是一个新的列表副本。这意味着 subList() 返回的子列表和原始列表共享相同的数据存储区域，任何对 subList() 视图的修改都会直接影响原始 ArrayList。不过，subList() 返回的视图有时会造成潜在的并发修改问题。

示例代码：

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
List<Integer> subList = list.subList(1, 4);
subList.set(0, 10);  // 修改 subList 中的元素
System.out.println(list);  // 输出 [1, 10, 3, 4, 5]

在上面的例子中，subList() 返回的是 list 的一个视图，对 subList 的修改会影响到 list。

2. 为什么不能安全修改 subList() 返回的列表

subList() 的返回值并不是一个独立的列表，而是对原 ArrayList 中一部分的视图。因此，对 subList() 的修改会直接影响到原列表。当原列表发生结构性修改时，比如元素的添加或删除，subList() 会变得不可预测，甚至可能抛出 ConcurrentModificationException 异常。

以下是几种常见的导致 subList() 不安全修改的场景：

• 修改原列表的结构：如果你在 subList() 返回的视图上进行修改时，同时对原始列表做出结构性修改（例如，删除或添加元素），这会导致 subList() 视图不一致，从而抛出异常。
• 并发修改：如果多个线程同时修改原列表和它的 subList()，可能会导致并发问题，因为 subList() 与原列表共享数据区域，没有同步机制来保证线程安全。

3. 具体问题和示例

• 删除原列表中的元素：如果在 subList() 返回的视图修改后，删除原列表中的元素，subList() 可能会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

示例代码：

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
List<Integer> subList = list.subList(1, 4);

list.remove(2);  // 从原列表删除元素，导致 subList 不一致

在上面的代码中，删除原 ArrayList 中的元素会导致 subList() 的视图变得不一致，可能会抛出异常。

4. subList() 的限制

• 不支持结构修改：subList() 允许修改元素的值（如通过 set() 方法），但不允许添加或删除元素。也就是说，不能通过 add() 或 remove() 方法修改 subList() 的结构，进行这种操作会抛出 UnsupportedOperationException。

例如：

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
List<Integer> subList = list.subList(1, 4);
subList.add(6);  // 抛出 UnsupportedOperationException

5. 如何避免不安全的修改

为了避免因对 subList() 的修改导致不一致，建议遵循以下实践：

• 避免对原列表结构的修改：如果需要修改原列表的结构（添加或删除元素），可以先将 subList() 视图转换为一个新的列表，然后再进行修改。

示例：

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
List<Integer> subList = new ArrayList<>(list.subList(1, 4));
subList.add(6);  // 现在对 subList 的修改不再影响原列表

这样，subList() 返回的新 ArrayList 就是原列表的副本，修改其内容不会影响原列表。

• 使用 subList() 时小心结构性修改：如果需要在 subList() 上进行修改，确保不会影响原列表的结构。

6. 总结

• ArrayList 的 subList() 返回的是原列表的一部分视图，而不是副本。
• 修改 subList() 时要小心，如果同时修改原列表的结构，可能导致不一致或抛出 ConcurrentModificationException。
• 不允许通过 subList() 对原列表的结构进行修改，如删除、添加元素。

核心原理

subList() 返回的子列表与原列表共享相同的底层数组数据，因此它无法确保对 subList() 的修改在所有情况下都是安全的。特别是，当原列表的结构发生变化时，subList() 会变得不可用或抛出异常。

最佳实践

• 如果需要修改 subList() 中的元素，避免修改原列表的结构。
• 若需要对 subList() 进行结构性修改，考虑将 subList() 转换为一个独立的 ArrayList。

深入追问

🔹 subList() 如何与其他集合（如 LinkedList）一起使用？ 🔹 为什么 subList() 不支持删除或添加元素？

相关面试题

• subList() 为什么不能安全修改？
• 如何使用 subList() 高效获取列表的部分视图？
• subList() 的返回值与原列表之间的关系是什么？