List.subList() 返回值为什么不能强转成 ArrayList
List.subList() 返回值为什么不能强转成 ArrayList
先说结论
很多人用 subList() 的时候,可能会想当然地认为它返回的是一个新的 ArrayList。但实际上,subList() 返回的是原 List 的一个视图(View),并不是一个独立的 ArrayList 对象。
// 这样会报 ClassCastException
ArrayList<String> subArray = (ArrayList<String>) list.subList(0, 3); // 错误!
源码分析:subList 到底返回了什么?
我们先来看看 ArrayList 的 subList 方法源码:
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);
}
可以看到,它返回的是一个 SubList 对象,这是 ArrayList 的私有内部类:
private class SubList extends AbstractList<E> implements RandomAccess {private final AbstractList<E> parent;private final int parentOffset;private final int offset;int size;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;}public E get(int index) {rangeCheck(index);checkForComodification();return ArrayList.this.elementData(offset + index);}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;}
}
关键点:
- SubList 是 ArrayList 的私有内部类,继承 AbstractList,和 ArrayList 没有继承关系
- 它持有原 List 的引用(
parent字段) - 它只记录了起始位置和长度(
offset和size),没有复制数据 - get/set 方法直接操作原 ArrayList 的底层数组
elementData - 保存了创建时的
modCount,用于检测并发修改
所以 SubList 本质上就是一个视图,操作的是同一块内存区域。
基本用法
subList 方法签名:subList(fromIndex, toIndex)，注意是左闭右开区间。
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("我");
list.add("爱");
list.add("J");
list.add("A");
list.add("V");
list.add("A");List<String> newList = list.subList(2, 6);
System.out.println("newList: " + newList); // [J, A, V, A]
System.out.println("list: " + list); // [我, 爱, J, A, V, A]
到这里看起来挺正常,但因为 newList 只是原 list 的视图,它们之间的操作会相互影响。根据修改方式的不同,分为两种情况:
非结构化修改
修改 subList,原 List 也会变:
List<String> newList = list.subList(2, 6);
newList.set(0, "A"); // 将 J 改为 ASystem.out.println("newList: " + newList); // [A, A, V, A]
System.out.println("list: " + list); // [我, 爱, A, A, V, A]
修改原 List,subList 也会变:
list.set(2, "O");
System.out.println("更新后的 list: " + list); // [我, 爱, O, A, V, A]
System.out.println("更新后的 newList: " + newList); // [O, A, V, A]
这就是视图的特性——它们指向同一块内存区域,结合前面的源码可以看到,get/set 方法操作的都是 ArrayList.this.elementData。
结构化修改(重点!)
修改 subList 没问题:
List<String> newList = list.subList(2, 6);
newList.add(1, "O"); // 在 newList 中插入元素System.out.println("更新后的 list: " + list); // [我, 爱, J, O, A, V, A]
System.out.println("更新后的 newList: " + newList); // [J, O, A, V, A]
两个 List 都正常更新了,因为 SubList 的 add 最终调用的是原 ArrayList 的 add,并且会同步更新 modCount。
修改原 List 会抛异常:
List<String> newList = list.subList(2, 6);
list.add(1, "超"); // 修改原 list 的结构
System.out.println("更新后的 list: " + list); // [我, 超, 爱, J, A, V, A]
System.out.println("更新后的 newList: " + newList); // 💥 ConcurrentModificationException!
直接抛异常了!
为什么会抛异常?
来看 SubList 的校验代码:
private void checkForComodification() {if (ArrayList.this.modCount != this.modCount)throw new ConcurrentModificationException();
}
原理是这样的:
- SubList 创建时保存了当时的
modCount - 原 ArrayList 每次结构化修改都会
modCount++ - SubList 的每个操作都会先调用
checkForComodification()检查 - 如果发现原 ArrayList 的 modCount 和自己保存的不一致,直接抛异常
这就是 fail-fast(快速失败) 机制,用来尽早发现并发修改问题。
实际开发中怎么用?
1. 需要独立的 List
List<String> newList = new ArrayList<>(list.subList(2, 6));
用 ArrayList 的构造方法包一层,得到一个全新的独立 List,互不影响。
2. 利用视图特性
有时候就是想利用视图特性来修改原 List 的某一部分:
- 通过 subList 修改 ✅
- 持有 subList 时对原 List 做结构化修改 ❌
3. 一次性操作
java
list.subList(2, 6).clear(); // 清空原 list 的某个区间
用完即扔,不会有并发修改问题,而且效率很高。