Java中创建不可变ArrayList的完全指南

1. 概述

本文将系统介绍如何创建不可变的ArrayList，涵盖三种主流实现方式：核心JDK、Google Guava库和Apache Commons Collections 4。

⚠️ 注意：不可变（Immutable）与只读（Unmodifiable）有细微差别，本文中我们统一使用"不可变"这个更常用的术语。

2. 使用JDK原生实现

2.1 传统方式（Java 8及之前）

JDK提供了最直接的不可变列表创建方法：

Collections.unmodifiableList(list);

✅ 操作后列表将变为不可修改状态：

@Test(expected = UnsupportedOperationException.class)
public void 当使用JDK创建不可变列表时_尝试修改会抛出异常() {
    List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("one", "two", "three"));
    List<String> unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(list);
    unmodifiableList.add("four"); // 踩坑点：这里会抛出UnsupportedOperationException
}

2.2 Java 9+ 新特性

Java 9引入了更优雅的静态工厂方法：

List.of(elements...)

⚠️ 使用时需注意参数类型转换：

@Test(expected = UnsupportedOperationException.class)
public final void 当使用Java9创建不可变列表时_尝试修改会抛出异常() {
    final List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("one", "two", "three"));
    final List<String> unmodifiableList = List.of(list.toArray(new String[]{}));
    unmodifiableList.add("four"); // 同样会抛出异常
}

💡 技巧：List.of()接受可变参数，所以需要先将ArrayList转为数组。

3. 使用Google Guava实现

Guava提供了专门的ImmutableList实现：

ImmutableList.copyOf(list);

✅ 创建后列表将完全不可变：

@Test(expected = UnsupportedOperationException.class)
public void 当使用Guava创建不可变列表时_尝试修改会抛出异常() {
    List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("one", "two", "three"));
    List<String> unmodifiableList = ImmutableList.copyOf(list);
    unmodifiableList.add("four"); // 踩坑警告：必然抛出异常
}

🔍 重要区别：Guava会创建全新副本而非视图，原始列表修改不会影响不可变列表。

3.1 使用Builder模式（推荐）

Guava的Builder模式提供更灵活的创建方式：

@Test(expected = UnsupportedOperationException.class)
public void 当使用GuavaBuilder创建时_返回强类型不可变列表() {
    List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("one", "two", "three"));
    ImmutableList<String> unmodifiableList = ImmutableList.<String>builder()
        .addAll(list)
        .build();
    unmodifiableList.add("four"); // 同样会抛出异常
}

✅ 优势：

返回强类型ImmutableList而非普通List
支持链式调用，代码更优雅
明确表达不可变意图

4. 使用Apache Commons Collections实现

Commons Collections提供了类似功能：

ListUtils.unmodifiableList(list);

✅ 效果与JDK原生方法一致：

@Test(expected = UnsupportedOperationException.class)
public void 当使用CommonsCollections创建时_尝试修改会抛出异常() {
    List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("one", "two", "three"));
    List<String> unmodifiableList = ListUtils.unmodifiableList(list);
    unmodifiableList.add("four"); // 必然抛出异常
}

⚠️ 注意：此方法创建的是包装视图，原始列表修改仍会影响不可变列表。

5. 总结对比

实现方式	特点	适用场景
JDK原生	- Java 9+更简洁 - Java 8需额外转换	无第三方依赖时首选
Guava	- 强类型不可变集合 - 创建副本而非视图 - Builder模式灵活	需要明确不可变语义时
Commons	- 与JDK原生类似 - 包装视图模式	已使用Commons库的项目

关键差异点：

内存占用：
- ✅ Guava创建副本：内存占用更高但线程安全
- ❌ JDK/Commons创建视图：内存占用低但依赖原始列表
类型安全：
- ✅ Guava返回ImmutableList：编译期类型检查
- ❌ 其他返回List：运行时才能发现修改尝试
性能考虑：
- 小列表：差异可忽略
- 大列表：Guava的副本创建可能成为瓶颈

💡 最佳实践：优先使用Java 9+的List.of()，需要强类型保证时选择Guava，避免在性能敏感场景使用包装视图。

所有示例代码已上传至GitHub仓库，可直接导入Maven项目运行验证。

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