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从Stream的 toList() 和 collect(Collectors.toList()) 方法看Java的不可变流

news 来源：原创 2025/8/3 22:55:33

环境

JDK 21
Windows 11 专业版
IntelliJ IDEA 2024.1.6

背景

在使用Java的Stream的时候，常常会把流收集为List。

假设有List list1 如下：

        var list1 = List.of("aaa", "bbbbbb", "cccc", "d", "eeeee");

要找到所有长度大于3的字符串。

Java 8的做法是：

        var list2 = list1.stream().filter(e -> e.length() > 3).collect(Collectors.toList());

但是IDEA会给出一个提示：

‘collect(toList())’ can be replaced with ‘toList()’

如下图所示：

在这里插入图片描述
可见，代码可以简化如下：

        var list3 = list1.stream().filter(e -> e.length() > 3).toList();

注意： toList() 方法是Java 16引入的。

区别

虽然 collect(Collectors.toList()) 和 toList() 方法都返回List，但是二者是有一些差异的。

前者返回的一般是一个ArrayList，是可以修改的，而后者返回的是一个不可修改的List。

如下图所示：

在这里插入图片描述

可见，如果尝试给 list3 添加元素，IDEA会提示：

Immutable object is modified

注意：编译并不会报错，因为 list3 是List，调用 add() 方法是OK的，但是在运行期，会抛出 UnsupportedOperationException 异常：

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationExceptionat java.base/java.util.ImmutableCollections.uoe(ImmutableCollections.java:142)at java.base/java.util.ImmutableCollections$AbstractImmutableCollection.add(ImmutableCollections.java:147)at org.example.Test1119_41.main(Test1119_41.java:17)

同理，使用 list3.set() 方法来改变元素的值，也会在运行期抛出异常。

原因

把Stream收集为List是一个非常常用的操作，最初，Java 8提供了 collect(Collectors.toList()) 方法，显然，因为这个操作太常用了，所以在Java 16里，将其简化为了 toList() 方法。那么问题来了：

为什么Java 8里返回的是ArrayList，而Java 16简化后，返回的是不可变List呢？

咨询了豆包，它的回答里提到好几点，比如防止意外修改，线程安全，可维护性等等，不过下面这一点我觉得最有意义：

Java 8 引入了函数式编程特性，如流（Stream）和 Lambda 表达式。在函数式编程范式中，数据的不可变性是一个重要原则。函数式编程强调无副作用的操作，不可变数据结构符合这一要求。例如，在使用流操作（如map、filter等）处理数据时，不可变列表可以保证在每一步操作中，数据的原始状态不会被改变，使得流操作的结果更加可预测和符合函数式编程的语义。

说的挺有道理的。那么问题又来了：

既然在函数式编程中，数据的不可变性很重要，很有意义，那为什么不在最初Java 8的时候， collect(Collectors.toList()) 就返回不可变List呢？

答案是：Java语言一直在演进。

在Java 8的时候，对于数据不可变性的强调还没有像 Java 9 及以后那样深入。随着对函数式编程理念的深入理解，以及在实际应用中对数据安全、代码质量等方面的更高要求，Java 设计团队逐渐认识到不可变数据结构的重要性，从而在 Java 9 及后续版本中开始大力推广和完善不可变列表等相关特性。

当然，考虑到兼容性，Java高版本不可能把 collect(Collectors.toList()) 方法的返回值修改为不可变List。

话说回来，可变List也是必要的需求。即使不可变List是主流，总会有需求要对List做修改的。

其它

Arrays.asList() 和 List.of()

本文开头有如下代码：

        var list1 = List.of("aaa", "bbbbbb", "cccc", "d", "eeeee");

这里， List.of() 方法是Java 9引入的，返回的是一个不可变List。

相应的，从Java 1.2就引入的 Arrays.asList() 方法：

        var list2 = Arrays.asList("aaa", "bbb", "ggg", "ddd", "eee", "fff");

它返回的是一个受限的可变List：不能改变List的长度，只能改变元素的值：

        list2.set(3, "hhh"); // OKlist2.add("iii"); // UnsupportedOperationException

反序（注意不是排序中的逆序）

给定一个List或Stream，如何获取反序的List或Stream（比如把 "a", "c", "b" 变成 "b", "c", "a" ）？

好像没有什么特别简单的办法，一个办法是利用 Collections.reverse() 方法，比如：

        Collections.reverse(list2);

这时问题就来了，对于不可变List，没法直接reverse，只能：

先克隆成可变List
再反序
最后再克隆成不可变List（如果需要的话）

        var list3 = new ArrayList<>(list1);Collections.reverse(list3);var list4 = List.of(list3);

对于Stream，更是没办法，只能先收集成可变List，再反序（或者在收集时，使用一些手段来人工处理，更麻烦）。

为什么Stream没有提供一个反序的方法呢？这可能也是因为函数式编程的理念吧：专注于对流的数据处理，而不是改变顺序（会误认为新数据是从对应位置的原始数据变化而来的）。

总结

	`collect(Collectors.toList())`	`toList()`
返回值	一般是ArrayList	不可变List
JDK版本	8	16
适用场景	后续需要修改数据	典型的流式处理
是否推荐	N	Y