Hello 大家好！上一期我们详细总结了面试中最常用的数据结构，Array 的知识点和常见算法考点，如果你还没有看过，赶快点击链接学习

Techbow大弓科技：面试常用数据结构(一)：数组​zhuanlan.zhihu.com

今天我们来层层深入探讨一下使用过程中 Array 相关的一个充满坑的 API，Techbow避坑指南带你少写 bug。

如何将 Array 转换为 ArrayList

上次我们讲到了由于 Array 在创建后长度是固定的，无法进行修改，对于『增』和『删』操作只能通过创建一个新的 Array 来进行，因此我们一般对于这种情况会转换为 ArrayList 来进行操作。那么问题来了，怎么将 Array 转变成一个 ArrayList 呢？

比如说我们给定一个数组:

我们如何将该数组转换为我们想要的可自由操作的 『可变长』ArrayList 呢？

撸起袖子就是干!

最简单的方式，那我们就创建一个 ArrayList，然后遍历数组将每一个元素 add 进入 ArrayList 不就行了？

如果我们不想每次写 for 循环呢？因为这样好像显得非常『不优雅』不够『高级』。

好像有个 API 叫 asList()

这时候有同学可能会说，我听过一个 API 叫：

Arrays.asList()，我们可以将 Array 来转换成 List，更加简洁方便。

Arrays 是 Java 中内置的一个 Utility class，提供了 API 可以对 Array 进行一系列的操作，如 sort，binary search，copy，fill 等等。asList() 就是其中的一个 API，传入参数是一个 Array，返回一个该给定数组对应的 List 。

听起来就是我们想要的『高级』，那我们就来瞅一瞅这个方法究竟是否那么 elegant。

asList() 真的是你想的 as list 吗

我们来看下面一段代码：

同学们先停下来想一想，这段代码的结果会是什么呢？

这段代码的返回结果是 4，因为我们创建了一个 String 的 ArrayList，里面包含了 4 个 String 元素，List 的长度是 4。那么再看下一段代码：

这段代码的结果会是什么呢？是 5 吗？

这段代码会报错，无法编译：java: incompatible types: inference variable T has incompatible bounds equality constraints: java.lang.Integer lower bounds: int[]

看起来好像是我们声明的问题，左边声明是一个 Integer 的 List，但是右边是 int，因此 Java 的类型推断无法进行，那么删除左边的 type 声明不就好了吗。我们将代码修改成下面的形式：

这段代码的结果会是什么呢？是 5 吗？还不是，你会发现输出竟然是 1。而且我们如果想从 List 中得到数字 1，我们取 index 为 0 位置的元素时会发现，结果也并不是 1。

为什么呢？因为我们其实创建了一个 int[] 的 List，也就是创建了一个存储数组的 List，即二维结构 List 套内部数组。

因此我们打印 list.get(0) 时，其实得到是一个 int[] 的 object，因此打印出来的是其对应地址计算得到的 hashCode。

那么问题来了，为什么 asList() 不能如我们所愿呢？

第一坑：传入 pritmitive type 数组

通过查看 Java doc，我们可以找到 asList() API 的 function signature：

可以看到传入的参数类型是 T，在 Java 泛型中 T 表示 Type，即数组元素的 Class。我们都知道在 Java 的『面向对象』的特点，任何东西在 Java 中其实就是一个 Object 对象，每一个对象有自己的 Class 类。因此这里传入的 T 就是 Array 中存储的 Object 的 Class，在我们声明 List 时，用于 type inference 类型推导的 Diamond operator <> 可以获得我们需要创建的 List 的存储元素类型再创建对象。

然而，int 是一个例外。Java 中的 primitive type 原生数据类型是没有 Class 这个属性的，如 int，short，long，char 等，因此我们直接来创建 List 的时候，asList() 需要传入参数为 Object 或者 Object Array，这里 Primitive Type 不是 Object， 但是 Primitive Type 的 Array 是一个 Object，因此 asList() 所传入的参数就不是数组中的元素，而是数组对象本身。因此就创建了一个长度为 1 的存 int[] 对象的 List。我们前面的第一个例子是一个 String 数组，String 是一个 object，因此没有任何逻辑错误。

那么，我们该怎么创建一个存数字的 List 呢？

方法 1：使用 Primitive type 的 wrapper

我们无法创建需要的 List 的原因是我们传入的参数 int 不是 Object，那我们可以去使用 Primitive type 的 wrapper class 包装类呀。

在 Java 中，对于每一个 primitive type 都有一个对应的 wrapper class，这些 wrapper 都是一个 Object，也因此都具有 Class 属性，如：int → Integer

char → Character

long → Long

short → Short

......

从 primitive type 到 wrapper class 的过程称为『boxing』，从 wrapper class 到 primitive type 的过程称为『unboxing』。Java 提供了这样一个自动开箱装箱的方式来实现 primitive type 和 object 之间的转换，因此我们可以将 int[] 改为 Integer[] ，那么自然而然可以成功创建了：

方法 2：通过边创建 Array 来边创建 List

有没有别的办法呢？来看这一段代码，结果会是什么呢？

这个的结果仍然是 5，也就是说我们成功创建了一个装有所有整数的 List。为什么呢？前面不是说 primitive type 不是 object 吗？

其实这里是 Java 里的一个『autoboxing』的机制，为了理解，我们先看下面一段我们常用的代码：

没有任何违和感对不对，但是我们深入思考一下，这不对啊，我们声明了 list 是一个装 Integer 的 List，后面我们却每次 add 的是 int，不是说它不是 object 嘛，怎么又可以装到 list 中呢？

Java 中对于这种情况，不会报错编译错误，编译器会自动识别，将 1 创建为一个 Integer object，也就是一个自动 boxing 为 wrapper class 的过程。在实际运行时，上面的代码就等效于：

那这样问题就来了，这样不就很混乱，Java 到底有多智能可以自动处理这些 boxing 问题？实际上，Java 只会在两种情况下对 primitive type 进行 auto-boxing 操作：primitive type 被作为参数传入到一个需要对应 wrapper class object 的 method 中，比如上面的 list.add()

赋值给一个声明为 wrapper class 的 object，比如 Integer x = 1

因此我们就理解了这种第二种方式为什么可以成功了：

由于左边声明为一个存 Integer object 的 list，因此右边 asList() 传入参数 int 的时候就将其认为是 Integer，所以进行了 autoboxing 操作，可以等效为向 asList() 传入了一个 Integer[] 的参数得到我们的结果。

第二坑：asList() 后修改元素

我们将 Array 转变为 ArrayList 的原因就是为了可以高效操作修改元素，那么我们来看看效果如何？

这段代码的运行结果是什么呢？是 6 吗，并不是。这段代码会报错：

java.lang.UnsupportedOperationException

这就很奇怪了啊，我们就是为了将 Array 转变成一个 ArrayList 便于修改，现在却不能修改？

Java 中的 Arrays.asList() API

我们来追根溯源看一下这个 API，官方文档对 Arrays 类有一个说明：This class also contains a static factory that allows arrays to be viewed as lists.

也就是对于 asList()，我们的传入参数是一个 Array，返回的实际上是一个给定数组的 List View。什么叫 View 呢？我们可以看一下官方文档对 asList() 的说明：Returns a fixed-size list backed by the specified array. (Changes to the returned list "write through" to the array.) This method acts as bridge between array-based and collection-based APIs.

也就是说我们返回的是给定数组的一个『List 形式的 View』，这个 List 的内部还是 backed by 我们所传入的数组，只此一份，修改 List 会修改 Array，反之亦然。同时我们看到了，这个 list 是一个 fixed-size 的 list，因此无法进行修改。

看起来好像我们找到答案了，但是我们再想一想，在上一篇文章中我们讲了 ArrayList 就是一个内部实现了自动扩容方法的 List，怎么就变成 fixed-size 了呢？我们辛辛苦苦为了『高级感』，怎么最后白忙活了。

为了找到答案，我们再深入一层，去看 JDK 源码中 asList() 方法的实现(下图只精简列出来了讨论相关的代码)。会发现其实现方法是通过 Abstract Factory Pattern 抽象工厂设计模式进行构造，ArrayList 的 constructor 构造函数内部 maintain 了一个 final 修饰的 Array reference a。

终于我们找到了 root cause，List View 的谜底揭晓了，这个 backed by 确实是真正的 backed by。我们得到的 ArrayList 实际上内部实现就是一个无法 modify 的 final 修饰的 array reference 指向我们传入的 array object，并在内部进行 wrapper 实现了一系列 ArrayList 的 API。因此这个 method 相当于是一个从 Array 类 API 到 Collection 类对象 API 的连接转换桥梁，并不是我们所想的 to be as list 的 asList。

如何优雅地创建可操作的 List？

我们上面已经看到了，asList() 返回的是一个 ArrayList 的 View，并不是一个真正的 ArrayList，因此不能扩容。那么，我们创建一个真正的 ArrayList 不就行了。

这时候发现一开始的 for 循环方法还真是『大道至简』，没有这些坑就解决了问题。不过我们就是想要优雅，怎么做？

可以看到的是我们通过 asList() 可以将 Array 转变为一个 Collection 的形式，我们通过这个 Collection 作为传入参数来创建一个 ArrayList。

这样我们的 realList 就是一个创建出来的实打实的 ArrayList object，这样就可以对 List 进行修改操作了。

OK，这样就解决我们问题了。那么，如果我就是想显得我很高级，直接通过 int[] 来创建一个 List呢？

int[] 一步到位 List

上面我们已经 dive deep 解决了前面的两个坑，最后我们再回到最初的问题。我们有一个给定的 primitive type 的 int[] 数组，我就是想把它直接转变成一个 List ，有什么办法吗？

我们已经知道了 root cause 就是 int 不是一个 object 不具有 class 属性，因此对于 int 数组 Java 无法直接对整个数组进行 unboxing 操作得到一个 Integer[]。如果有 API 可以将所有的 int 进行 boxing 操作变成 Integer，那么就完事了。好在 Java SE 8 之后开始支持了这个功能：

这是 Java 提供的一个新的 Stream 类，正如其名可以将 Array 转变为一个 streaming 输入流，再调用 Stream 的 boxed() 方法一个个进行 boxing 操作，最后调用 collect() 方法选择需要什么形式的 Collection 结果。这里我们调用的是 toList() 即可得到最后的 ArrayList。

同理，如果我们需要反过来呢，如果面试官就非让你返回一个 Array，需要将 Collections 容器类转换成 Array 类，如从 List 得到 int[] Array，也可以使用同样的方法，将 list 转换为 stream 形式再逐个进行手动 unboxing。因此我们需要一个 method 来将 Integer 这个 wrapper class 对象转换为 primitive 的 int 值，Stream 提供了 mapToInt() 的方法，下面几种写法都可以成功：

Summary

今天我们一步一步 root cause 研究了 toList() API 的几个坑，也帮助大家掌握了几个 primitive Array和对应 wrapper class ArrayList 的转换方法，希望对大家有所帮助。欢迎有兴趣的同学阅读源码和 Oracle Doc 掌握这些 Java 程序语言设计中的一些坑，帮助自己更好地使用这些 API。八哥讲算法，我们下周见~

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