不可变集合是什么？Java只读集合原理详解

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Java 中的不可变集合指 List.of()、Set.of()、Map.of() 等返回的真正不可修改实例，创建后大小、元素、顺序均不可变，任何修改操作抛 UnsupportedOperationException，且不共享可变状态；而 Collections.unmodifiableXXX() 仅为只读代理，原始集合仍可变。

什么是 Java 中的不可变集合

Java 中的“不可变集合”不是指 Collections.unmodifiableXXX() 返回的只读视图，而是真正无法修改的集合实例——一旦创建，其大小、元素、顺序均不可变更，任何修改操作（如 add()、remove()、clear()）都会立即抛出 UnsupportedOperationException，且底层不共享可变状态。

从 Java 10 开始，List.of()、Set.of()、Map.of() 及其重载方法返回的才是真正的不可变集合；Java 9 引入了这些工厂方法，但部分限制（如 null 元素禁止）在 Java 10 才统一强化。

为什么 Collections.unmodifiableList(list) 不算真正不可变

它只是对已有可变集合套了一层“拒绝写操作”的代理，原始集合仍可被修改，且代理对象与原集合共享同一底层数组或哈希表。这意味着：

• 如果某处还持有原始 ArrayList 引用，调用其 add() 会悄然改变“只读”视图的内容
• 该视图本身没有防御性拷贝，get(0) 返回的如果是可变对象（如 StringBuilder），仍可能被外部篡改
• 序列化/反序列化后可能破坏只读语义（取决于具体实现）

List.of() 和 Arrays.asList() 的关键区别

二者名字相似，行为截然不同：

• Arrays.asList("a", "b") 返回的是支持 set()、remove() 的固定长度列表（底层是 ArrayList 的私有子类），不是不可变的
• List.of("a", "b") 返回的是紧凑、不可实例化、无空值、无重复（对 Set.of()）、线程安全的真正不可变实例
• List.of() 在元素数 ≤ 12 时使用单例数组优化；超过则转为紧凑对象数组，内存占用比 new ArrayList(Arrays.asList(...)) 小约 40%
• List.of() 明确禁止 null：传入 null 会直接抛 NullPointerException；而 Arrays.asList(null) 是合法的

System.out.println(List.of("x", "y")); // [x, y]
System.out.println(Arrays.asList("x", "y")); // [x, y]
List.of("x", "y").add("z"); // 抛 UnsupportedOperationException
Arrays.asList("x", "y").add("z"); // 合法，实际扩容为新 ArrayList

何时该用不可变集合，何时该避免

适合场景：

• 作为常量集合声明：如 private static final List SUPPORTED_TYPES = List.of("json", "xml");
• 函数式编程中传递中间结果，避免意外修改影响下游逻辑
• 多线程环境下的共享配置，无需额外同步或封装

需谨慎的场景：

• 需要频繁增删的集合：每次修改都得新建实例，开销大
• 必须容纳 null 值：只能退回到 ImmutableList.copyOf(…)（Guava）或手动包装
• 需要自定义比较器的 TreeSet 或排序行为：标准 Set.of() 不支持，得用 Set.copyOf(sortedSet)（Java 10+）或第三方库

真正不可变集合的“不可变”是深度的、防御性的，但它的代价是灵活性和运行时动态性——这点常被忽略，尤其在从旧代码迁移时，把 unmodifiableXXX() 替换为 of() 前，务必确认 null 容忍性和构造时机是否匹配。

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