Java集合篇：集合细节：为集合指定初始容量、asList的缺陷、subList的缺陷

一、为集合指定初始容量：

集合是我们在Java编程中使用非常广泛的，它就像大海，海纳百川，像万能容器，盛装万物，而且这个大海，万能容器还可以无限变大（如果条件允许）。当这个海、容器的量变得非常大的时候，它的初始容量就会显得很重要了，因为挖海、扩容是需要消耗大量的人力物力财力的。同样的道理，Collection的初始容量也显得异常重要。所以：对于已知的情景，请为集合指定初始容量。

public static void main(String[] args) {
        StudentVO student = null;
        List<StudentVO> list1 = new ArrayList<>();
        long begin1 = System.currentTimeMillis();
        for(int i = 0 ; i < 1000000; i++){
            student = new StudentVO(i,"chenssy_"+i,i);
            list1.add(student);
        }
        long end1 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("list1 time：" + (end1 - begin1));
        
        List<StudentVO> list2 = new ArrayList<>(1000000);
        long begin2 = System.currentTimeMillis();
        for(int i = 0 ; i < 1000000; i++){
            student = new StudentVO(i,"chenssy_"+i,i);
            list2.add(student);
        }
        long end2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("list2 time：" + (end2 - begin2));
    }

上面代码两个list都是插入1000000条数据，只不过list1没有没有申请初始化容量，而list2初始化容量1000000。那运行结果如下：

list1 time：1638
list2 time：921

从上面的运行结果我们可以看出list2的速度是list1的两倍左右。在前面LZ就提过，ArrayList的扩容机制是比较消耗资源的。我们先看ArrayList的add方法：

public boolean add(E e) {  
        ensureCapacity(size + 1);   
        elementData[size++] = e;  
        return true;  
    }  
    
    public void ensureCapacity(int minCapacity) {  
        modCount++;         //修改计数器
        int oldCapacity = elementData.length;    
        //当前需要的长度超过了数组长度，进行扩容处理
        if (minCapacity > oldCapacity) {  
            Object oldData[] = elementData;  
            //新的容量 = 旧容量 * 1.5 + 1
            int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;  
                if (newCapacity < minCapacity)  
                    newCapacity = minCapacity;  
          //数组拷贝，生成新的数组 
          elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);  
        }  
    }

ArrayList每次新增一个元素，就会检测ArrayList的当前容量是否已经达到临界点，如果达到临界点则会扩容1.5倍。然而ArrayList 的扩容以及数组的拷贝生成一个新的数组是想当耗资源的。所有若我们事先已经知道集合的使用场合，知道集合的大概范围，我们最好是指定初始容量，这样对资源的利用会更好，尤其是大数据量的前提下，效率的提升和资源的利用会显得更加具有优势。

java集合细节1.1：请为集合指定初始容量。

二、asList的缺陷：

1、避免使用基本数据类型数组转换为列表：

public static void main(String[] args) {
        int[] ints = {1,2,3,4,5};
        List list = Arrays.asList(ints);
        System.out.println("list'size：" + list.size());
    }
    ------------------------------------
    outPut：
    list'size：1

程序的运行结果并没有像我们预期的那样是5而是逆天的1，这是什么情况？先看源码：

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

asList 接收的参数是一个泛型的变长数组，我们知道基本数据类型是无法泛型化的，也就是说8个基本类型是无法作为asList的参数的，要想作为泛型参数就必须使用其所对应的包装类型。但是这个这个实例中为什么没有出错呢？因为该实例是将int 类型的数组当做其参数，而在Java中数组是一个对象，它是可以泛型化的。所以该例子是不会产生错误的。既然例子是将整个int 类型的数组当做泛型参数，那么经过asList转换就只有一个int 的列表了。如下：

public static void main(String[] args) {
    int[] ints = {1,2,3,4,5};
    List list = Arrays.asList(ints);
    System.out.println("list 的类型:" + list.get(0).getClass());
    System.out.println("list.get(0) == ints：" + list.get(0).equals(ints));
}
--------------------------------------------
outPut:
list 的类型:class [I
list.get(0) == ints：true

从这个运行结果我们可以充分证明list里面的元素就是int数组。弄清楚这点了，那么修改方法也就一目了然了：将int 改变为Integer。

public static void main(String[] args) {
        Integer[] ints = {1,2,3,4,5};
        List list = Arrays.asList(ints);
        System.out.println("list'size：" + list.size());
        System.out.println("list.get(0) 的类型:" + list.get(0).getClass());
        System.out.println("list.get(0) == ints[0]：" + list.get(0).equals(ints[0]));
    }
    ----------------------------------------
    outPut:
    list'size：5
    list.get(0) 的类型:class java.lang.Integer
    list.get(0) == ints[0]：true

Java集合细节2.1：在使用asList时不要将基本数据类型当做参数。

2、asList产生的列表不可操作：

对于上面的实例我们再做一个小小的修改：

public static void main(String[] args) {
        Integer[] ints = {1,2,3,4,5};
        List list = Arrays.asList(ints);
        list.add(6);
    }

该实例就是讲ints通过asList转换为list 类别，然后再通过add方法加一个元素，这个实例简单的不能再简单了，但是运行结果呢？打出我们所料：

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
    at java.util.AbstractList.add(Unknown Source)
    at java.util.AbstractList.add(Unknown Source)
    at com.chenssy.test.arrayList.AsListTest.main(AsListTest.java:10)

运行结果竟然抛出UnsupportedOperationException异常，该异常表示list不支持add方法。这就让我们郁闷了，list怎么可能不支持add方法呢？难道jdk脑袋堵塞了？我们再看asList的源码：

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

asList接受参数后，直接new 一个ArrayList，到这里看应该是没有错误的啊？别急，再往下看：

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) {
            if (array==null)
                throw new NullPointerException();
            a = array;
        }
        //.................
    }

这是ArrayList的源码,从这里我们可以看出,此ArrayList不是java.util.ArrayList，他是Arrays的内部类。该内部类提供了size、toArray、get、set、indexOf、contains方法，而像add、remove等改变list结果的方法从AbstractList父类继承过来，同时这些方法也比较奇葩，它直接抛出UnsupportedOperationException异常：

public boolean add(E e) {
        add(size(), e);
        return true;
    }
    
    public E set(int index, E element) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    
    public void add(int index, E element) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    
    public E remove(int index) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

通过这些代码可以看出asList返回的列表只不过是一个披着list的外衣，它并没有list的基本特性（变长）。该list是一个长度不可变的列表，传入参数的数组有多长，其返回的列表就只能是多长。所以：

Java集合细节2.2：不要试图改变asList返回的列表。

三、subList的缺陷：

我们经常使用subString方法来对String对象进行分割处理，同时我们也可以使用subList、subMap、subSet来对List、Map、Set进行分割处理，但是这个分割存在某些瑕疵。

1、subList返回的仅仅只是一个视图：

首先我们先看如下实例：

public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
        list1.add(1);
        list1.add(2);
        
        //通过构造函数新建一个包含list1的列表 list2
        List<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>(list1);
        
        //通过subList生成一个与list1一样的列表 list3
        List<Integer> list3 = list1.subList(0, list1.size());
        
        //修改list3
        list3.add(3);
        
        System.out.println("list1 == list2：" + list1.equals(list2));
        System.out.println("list1 == list3：" + list1.equals(list3));
    }

这个例子非常简单，无非就是通过构造函数、subList重新生成一个与list1一样的list，然后修改list3，最后比较list1 == list2?、list1 == list3?。按照我们常规的思路应该是这样的：因为list3通过add新增了一个元素，那么它肯定与list1不等，而list2是通过list1构造出来的，所以应该相等，所以结果应该是：

list1 == list2：true
list1 == list3: false

首先我们先不论结果的正确与否，我们先看subList的源码：

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

subListRangeCheck方式是判断fromIndex、toIndex是否合法，如果合法就直接返回一个subList对象，注意在产生该new该对象的时候传递了一个参数 this ，该参数非常重要，因为他代表着原始list。

/**
     * 继承AbstractList类，实现RandomAccess接口
     */
    private class SubList extends AbstractList<E> implements RandomAccess {
        private final AbstractList<E> parent;    //列表
        private final int parentOffset;   
        private final int offset;
        int size;
 
        //构造函数
        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;
        }
 
        //set方法
        public E set(int index, E e) {
            rangeCheck(index);
            checkForComodification();
            E oldValue = ArrayList.this.elementData(offset + index);
            ArrayList.this.elementData[offset + index] = e;
            return oldValue;
        }
 
        //get方法
        public E get(int index) {
            rangeCheck(index);
            checkForComodification();
            return ArrayList.this.elementData(offset + index);
        }
 
        //add方法
        public void add(int index, E e) {
            rangeCheckForAdd(index);
            checkForComodification();
            parent.add(parentOffset + index, e);
            this.modCount = parent.modCount;
            this.size++;
        }
 
        //remove方法
        public E remove(int index) {
            rangeCheck(index);
            checkForComodification();
            E result = parent.remove(parentOffset + index);
            this.modCount = parent.modCount;
            this.size--;
            return result;
        }
    }

该SubLsit是ArrayList的内部类，它与ArrayList一样，都是继承AbstractList和实现RandomAccess接口。同时也提供了get、set、add、remove等list常用的方法。但是它的构造函数有点特殊，在该构造函数中有两个地方需要注意：

（1）this.parent = parent;而parent就是在前面传递过来的list，也就是说this.parent就是原始list的引用。

（2）this.offset = offset + fromIndex;this.parentOffset = fromIndex;。同时在构造函数中它甚至将modCount（fail-fast机制）传递过来了。

我们再看get方法，在get方法中return ArrayList.this.elementData(offset + index);这段代码可以清晰表明get所返回就是原列表offset + index位置的元素。同样的道理还有add方法里面的：

parent.add(parentOffset + index, e);
this.modCount = parent.modCount;

remove方法里面的：

E result = parent.remove(parentOffset + index);
this.modCount = parent.modCount;

诚然，到了这里我们可以判断：subList返回的SubList同样也是AbstractList的子类，同时它的方法如get、set、add、remove等都是在原列表上面做操作，它并没有像subString一样生成一个新的对象。所以subList返回的只是原列表的一个视图，它所有的操作最终都会作用在原列表上。

那么从这里的分析我们可以得出上面的结果应该恰恰与我们上面的答案相反：

list1 == list2：false
list1 == list3：true

Java集合细节3.1：subList返回的只是原始列表的一个视图，他所有的操作最终都会作用在原列表上。

2、subList 生成子列表后，不要试图去操作原列表：

从上面我们知道subList生成的子列表只是原列表的一个视图而已，如果我们操作子列表它产生的作用都会在原列表上面表现，但是如果我们操作原列表会产生什么情况呢？

public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
        list1.add(1);
        list1.add(2);
        
        //通过subList生成一个与list1一样的列表 list3
        List<Integer> list3 = list1.subList(0, list1.size());
        //修改list3
        list1.add(3);
        
        System.out.println("list1'size：" + list1.size());
        System.out.println("list3'size：" + list3.size());
    }

该实例如果不产生意外，那么他们两个list的大小都应该都是3，但是偏偏事与愿违，事实上我们得到的结果是这样的：

list1'size：3
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
    at java.util.ArrayList$SubList.checkForComodification(Unknown Source)
    at java.util.ArrayList$SubList.size(Unknown Source)
    at com.chenssy.test.arrayList.SubListTest.main(SubListTest.java:17)

list1正常输出，但是list3就抛出ConcurrentModificationException异常，看过我另一篇博客的同仁肯定对这个异常非常清楚，fail-fast？不错就是fail-fast机制，在fail-fast机制中，LZ花了很多力气来讲述这个异常，所以这里LZ就不对这个异常多讲了（更多请点这里：Java集合篇：fail-fast机制与 fail-safe）。我们再看size方法：

public int size() {
            checkForComodification();
            return this.size;
        }

size方法首先会通过checkForComodification验证，然后再返回this.size。

private void checkForComodification() {
            if (ArrayList.this.modCount != this.modCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }

该方法表明当原列表的modCount与this.modCount不相等时就会抛出ConcurrentModificationException。同时我们知道modCount 在new的过程中 “继承”了原列表modCount，只有在修改该列表（子列表）时才会修改该值（先表现在原列表后作用于子列表）。而在该实例中我们是操作原列表，原列表的modCount当然不会反应在子列表的modCount上啦，所以才会抛出该异常。

对于子列表视图，它是动态生成的，生成之后就不要操作原列表了，否则必然都导致视图的不稳定而抛出异常。最好的办法就是将原列表设置为只读状态，要操作就操作子列表：

//通过subList生成一个与list1一样的列表 list3
List<Integer> list3 = list1.subList(0, list1.size());
        
//对list1设置为只读状态
list1 = Collections.unmodifiableList(list1);

Java集合细节3.2：生成子列表后，不要试图去操作原列表，否则会造成子列表的不稳定而产生异常。

3、推荐使用subList处理局部列表：

在开发过程中我们一定会遇到这样一个问题：获取一堆数据后，需要删除某段数据。例如，有一个列表存在1000条记录，我们需要删除100-200位置处的数据，可能我们会这样处理：

for(int i = 0 ; i < list1.size() ; i++){
   if(i >= 100 && i <= 200){
       list1.remove(i);
       /*
        * 当然这段代码存在问题，list remove之后后面的元素会填充上来，
         * 所以需要对i进行简单的处理，当然这个不是这里讨论的问题。
         */
   }
}

这个应该是我们大部分人的处理方式吧，其实还有更好的方法，利用subList。在前面LZ已经讲过，子列表的操作都会反映在原列表上。所以下面一行代码全部搞定：