Array 和 List 的转换问题

Array 和 List 都是我们在开发过程中常见的数据结构。我们都知道 Array 是定长的，List 是可变长。而且，List 的实现类 ArrayList 也是根据 Array 去实现的。

以下 Array 指代数组，List 指代数组列表。

Array 转 List

当然最原始的方法就是使用遍历的方式，将 Array 中的元素都添加到 List 中。这种实现方式这里不作赘述。

Java1.2 之后，Jdk 语言提供 Arrays 这个工具类。大大简化了我们常见的 Array 操作，但是也有不少需要注意的问题。

如下：

Integer[] a = { 1, 2 };
List<Integer> l = Arrays.asList(a);

这是我们常见的 Array 转换 List 的方式，但是这个使用上有一个问题。当对 List 对象 l 进行列表插入操作时：

l.add(3);

程序就会抛出异常 java.lang.UnsupportedOperationException。这是为什么呢？

查看 Arrays.asList 源码发现，

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

这里返回的 ArrayList 并不是 java.util.ArrayList 而是 java.util.Arrays.ArrayList。Arrays 又新建了一个 ArrayList 内部类，实现了一些基本 get set 方法。

回头查看 java.util.Arrays.ArrayList.ArrayList(E[] array) 构造函数，

ArrayList(E[] array) {a = Objects.requireNonNull(array);
}

不难发现，java.util.Arrays.ArrayList 虽然打着 List 的旗号，继承了 AbstractList 。但是其只是在 Array 的基础上进行了简单的封转，AbstractList 中则是直接重写了 add 方法，表示这个方法是不允许操作。

public void add(int index, E element) {throw new UnsupportedOperationException();
}

明白了这个错误产生的原因，回头想一下 Java 的这些开发者们为什么这样设计。

ArrayList 中如果要添加一个元素，则需要先对其内部的 Array 进行扩容，然后将 Old Array 复制到扩容后的 New Array 中。如果 Array 转 List 仅仅是读取操作，或是在 Array 的 Size 范围之内进行替换操作，再将 Array 复制一遍，不免会对内存进行浪费，倒不如直接将原始的 Array 直接拿来维护更为直接和高效（正如java.util.Arrays.ArrayList的实现方式）。

明白这个缘由之后，如果要在 Array 转 List 之后，不只有只读操作，那么则需要下面的实现，

List<Integer> l = new ArrayList<>(Arrays.asList(a));

虽然在我们日常的开发过程中，已经习惯了使用 ArrayList 去代替 Array，但是了解此处 Java 的转换过程还是能够让我们少踩坑。

List 转 Array

因为 Array 的长度不可变，所以这个转换过程中，会有长度不匹配的情况。

常见的转换方法是 ArrayList.toArray() 或 ArrayList.toArray(T[])。

这两个实现的共同点是都是对 ArrayList 中的 Array 进行 Copy 操作，生成一个新的数组返回。不同点是前者返回值是 Object[]，后者是 T[]。

在 ArrayList.toArray(T[]) 的使用过程中需要注意，当要转换的 Array 长度小于 ArrayList 的 size 时，不要试图通过传入形参的方式进行转换，虽然这在 Array 的长度大于 List 时不会出现问题。

如下代码：

// l [1, 2, 3]
Integer[] a = new Integer[2];
l.toArray(a); // error 正确写法：a = l.toArray(a);
Stream.of(a).forEach(System.out::println);

输出结果是：null null。

查看源码实现：

public <T> T[] toArray(T[] a) {if (a.length < size)// Make a new array of a's runtime type, but my contents:return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);if (a.length > size)a[size] = null;return a;
}// Arrays.copyOf
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {@SuppressWarnings("unchecked")T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)? (T[]) new Object[newLength]: (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);System.arraycopy(original, 0, copy, 0,Math.min(original.length, newLength));return copy;
}

可见，当 a.length < size 成立，入参 a 并没有被使用，所以 a 依然是 new Integer[2]。

所以，极度建议在转换之前初始化 Array 的长度为 ArrayList 的 size，并且使用返回值重新给 Array 赋值。

// l [1, 2, 3]
Integer[] b = new Integer[l.size()];
b = l.toArray(b);
Stream.of(b).forEach(System.out::println);

备注

部分内容参考：《码出高效：Java开发手册》一书。

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