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Java 空集合使用场景及填坑

今天学学Java中如何创建一个空集合以及空集合的一些使用场景和相关的坑。你可能会问,这好像没有什么好讲的,空集合不就是new一个嘛,也就是像new ArrayList<String>()这样创建一个不久行了吗?其实这也是一种创建空集合的方法,但今天小编讲下通过另外一种方式创建空集合,以及两种方式之间的差异。

一、通过Collections.emptyList()创建空集合

Java集合工具类中提供了一系列创建集合的静态方法,其中包括创建线程同步相关的Collections.synchronizedXXX()方法、空集合相关的Collections.emptyXXX()方法。通过这种方式创建的空集合,既然是空的,就不允许你往集合中添加元素和删除元素,也就是不能调用相应add()remove()方法,我先来看看Collections类创建空集合的部分源代码:

public static final List EMPTY_LIST = new EmptyList<>();

......

public static final <T> List<T> emptyList() {
    return (List<T>) EMPTY_LIST;
}
复制代码

你会发现上面的emptyList()方法默认返回的是前面的静态变量EMPTY_LIST,你可能会说,既然EMPTY_LISTstatic的,那我直接通过Collections.EMPTY_LIST获取不就好了,没错,这样做也可以,只不过在某些需要泛型的场景下,调用emptyList()方法提供了相应的泛型支持。

那为什么这种方式不能添加和移除元素呢?我们来看看EmptyList内部类是怎么定义的:

// 继承自AbstractList抽象类
private static class EmptyList<E>
    extends AbstractList<E>
    implements RandomAccess, Serializable {
    
    private static final long serialVersionUID = 8842843931221139166L;
    public Iterator<E> iterator() {
        return emptyIterator();
    }
    public ListIterator<E> listIterator() {
        return emptyListIterator();
    }
    public int size() {return 0;}
    public boolean isEmpty() {return true;}
    public boolean contains(Object obj) {return false;}
    public boolean containsAll(Collection<?> c) { return c.isEmpty(); }
    public Object[] toArray() { return new Object[0]; }
    
    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        if (a.length > 0)
            a[0] = null;
        return a;
    }

    public E get(int index) {
        throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
    }

    public boolean equals(Object o) {
        return (o instanceof List) && ((List<?>)o).isEmpty();
    }

    public int hashCode() { return 1; }

    @Override
    public boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
        Objects.requireNonNull(filter);
        return false;
    }
    @Override
    public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
        Objects.requireNonNull(operator);
    }
    @Override
    public void sort(Comparator<? super E> c) {}

    // Override default methods in Collection
    @Override
    public void forEach(Consumer<? super E> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
    }

    @Override
    public Spliterator<E> spliterator() { return Spliterators.emptySpliterator(); }
    // Preserves singleton property
    private Object readResolve() {
        return EMPTY_LIST;
    }
}
复制代码

从上面的源代码中我们可以发现EmptyList类并没有重写父类相应的add()或者remove()方法,那么当调用空集合的add()方法时将默认调用AbstractListadd()方法,行,那么我们来看看父类AbstractListadd()方法是怎么实现的:

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

很遗憾,父类直接给你抛出UnsupportedOperationException异常,所以,小编认为,通过Collections创建的空集合不能添加或删除元素也是合情合理的,因为是空集合嘛,空,那为啥还要有添加删除操作。下面说说这种方式的使用场景。

二、简单使用场景

web开发中经常使用rest + json的技术组合来进行前后端交互,那么当前端调用一个接口时,接口有可能需要返回一个空的集合给到前端,比如你根据某个条件查数据库得不到数据时,那么此时Collections.emptyXXX()就非常合适了,因为使用new ArrayList()的初始化还会占用相关的资源。

为了说明调用add()方法会抛出异常,下面写个小测试:

public class RemoveIfTest {
    private static List<Object> list = Collections.emptyList();
    public static void main(String[] args) {
    	
    	list.add("one1");
    	list.add("one2");
    	list.add(1);
    	list.add(2);
    	list.add(new Object());
    	
    	System.err.println(Arrays.toString(list.toArray()));
    }
}
复制代码

程序输出:

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
    at java.util.AbstractList.add(Unknown Source)
    at java.util.AbstractList.add(Unknown Source)
    at com.example.RemoveIfTest.main(RemoveIfTest.java:17)
复制代码

三、总结

总的来说,对于如何创建空集合的问题我们不需要纠结,重要的我们要记住通过Collections.emptyXXX()创建的空集合不能执行添加删除操作以及其中的原理,避免以后犯错,不过其实即使你使用错了,调试几遍你的代码估计也就会把问题发现出来,只不过这篇文章能帮你省去这个发现bug的过程啦!

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