Java容器——UnsupportedOperationException

Wesley13
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    先看一个例子:

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class UnsupportedOperation {
    static void test(String msg, List<String> list) {
        System.out.println("----------" + msg + "----------");
        Collection<String> c = list;
        Collection<String> subList = list.subList(1, 4);
        Collection<String> subList2 = new ArrayList<>(subList);
        try { c.retainAll(subList2); } catch (Exception e) {
            System.out.println("retainAll: " + e);
        }
        try { c.removeAll(subList2); } catch (Exception e) {
            System.out.println("removeAll: " + e);
        }
        try { c.clear(); } catch (Exception e) {
            System.out.println("clear: " + e);
        }
        try { c.add("X"); } catch (Exception e) {
            System.out.println("add: " + e);
        }
        try { c.addAll(subList2); } catch (Exception e) {
            System.out.println("addAll: " + e);
        }
        try { c.remove("C"); } catch (Exception e) {
            System.out.println("remove: " + e);
        }
        try { list.set(0, "W"); } catch (Exception e) {
            System.err.println("List.set: " + e);
        }
        System.out.println("List.className=" + list.getClass().getSimpleName());
    }
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("A B C D E F G".split(" "));
        test("Modifiable Copy", new ArrayList<String>(list));
        test("Arrays.asList", list);
        test("Unmodifiable List", Collections.unmodifiableList(list));
    }
}

执行结果:

----------Modifiable Copy----------
List.className=ArrayList
----------Arrays.asList----------
retainAll: java.lang.UnsupportedOperationException
removeAll: java.lang.UnsupportedOperationException
clear: java.lang.UnsupportedOperationException
add: java.lang.UnsupportedOperationException
addAll: java.lang.UnsupportedOperationException
remove: java.lang.UnsupportedOperationException
List.className=ArrayList
----------Unmodifiable List----------
retainAll: java.lang.UnsupportedOperationException
removeAll: java.lang.UnsupportedOperationException
clear: java.lang.UnsupportedOperationException
add: java.lang.UnsupportedOperationException
addAll: java.lang.UnsupportedOperationException
remove: java.lang.UnsupportedOperationException
List.set: java.lang.UnsupportedOperationException
List.className=UnmodifiableRandomAccessList

    那么为什么会出现这样的结果呢?对于Unmodifiable的List不能做修改很好理解,但从结果中可以看到,同样是ArrayList,为什么Array.asList()返回的List就不能做修改呢?

    Arrays.asList()会生成一个List,它基于一个固定大小的数组,仅支持那些不会改变数组大小的操作,任何对引起底层数据结构的尺寸进行修改的方法都会产生一个UnsupportedOperationException异常,以表示对未获支持操作的调用。

    其实上面的代码中,我故意使用的是getSimpleName(),因为这个方法不会显示包名。如果我们将

System.out.println("List.className=" + list.getClass().getSimpleName());

    替换为:

System.out.println("List.className=" + list.getClass().getName());

    那么结果就是这样的了:

----------Modifiable Copy----------
List.className=java.util.ArrayList
----------Arrays.asList----------
retainAll: java.lang.UnsupportedOperationException
removeAll: java.lang.UnsupportedOperationException
clear: java.lang.UnsupportedOperationException
add: java.lang.UnsupportedOperationException
addAll: java.lang.UnsupportedOperationException
remove: java.lang.UnsupportedOperationException
List.className=java.util.Arrays$ArrayList
----------Unmodifiable List----------
retainAll: java.lang.UnsupportedOperationException
removeAll: java.lang.UnsupportedOperationException
clear: java.lang.UnsupportedOperationException
add: java.lang.UnsupportedOperationException
addAll: java.lang.UnsupportedOperationException
remove: java.lang.UnsupportedOperationException
List.className=java.util.Collections$UnmodifiableRandomAccessList
List.set: java.lang.UnsupportedOperationException

    可以看到,Arrays.asList返回的名字虽然叫ArrayList,但此ArrayList是Arrays中的一个内部类,而非java.util.ArrayList。

查看其源码,可以发现此Arrays.ArrayList内部类的声明如下:

private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements RandomAccess, java.io.Serializable

    而该类的实现方法中,并没有实现修改E[]数组(增、删、清除等)的方法

Java容器——UnsupportedOperationException

    因此对这种对象调用这些方法时会调用其父类AbstractList的实现,于是就直接抛出了UnsupportedOperationException:

Java容器——UnsupportedOperationException

    因此,通常的做法是,把Arrays.asList()的结果作为构造方法的参数传递给任何Collection(或者使用addAll()方法或Collections.addAll()静态方法),这样就可以生成允许使用所有的方法的普通容器——这在main()中的第一个对test()的调用中得到了展示,这样的调用会产生新的尺寸可调的底层数据结构。Collections类的“不可修改”方法将容器包装到了一个代理中,只要你执行任何试图修改容器的操作,这个代理就会产生UnsupportedOperationException异常。使用这些方法的目标就是产生“常量”容器对象。

    test()中的最后一个try语句块将检查作为List的一部分set()方法。Arrays.asList()返回固定大小的List,而Collections.unmodifiableList()产生不可修改的列表。正如输出中看到的,修改Arrays.asList()返回的List中的元素是可以的,因为这没有违反“大小固定”这一特性。但很明显,unmodifiableList()的结果在任何情况下都是不可修改的。

--------------------------------------------------------------

像上述抛出异常的操作,在Java容器中被称为“未获支持的操作”。那么为什么会将方法定义为可选的呢?那是因为这样做可以防止在设计中出现接口爆炸的情况。为了让这种方式能工作:

    1. UnsupportedOperationException必须是一种罕见的事件。即,对于大多数类来说,所有操作都应该可以工作,只有在特例中才会有这类操作。在Java容器中也确实如此,因为你在99%的时间里使用的容器类,如ArrayList、LinkedList、HashSet和HashMap,以及其他的具体实现,都支持所有的操作。

    2. 如果一个操作是未获支持的,那么在实现接口的时候可能就会导致UnsupportedOperationException异常,而不是将产品交付给客户以后才出现此异常,这种情况是有道理的,毕竟,它表示编程上有错误:使用了不正确的接口实现。

    值得注意的是,这类操作只有在运行时才能探测到。

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