在Java中如何使用Collections.unmodifiableXXX创建不可变集合_不可变集合实践指南

Collections.unmodifiableXXX方法返回集合的只读视图，通过装饰器模式拦截修改操作，真正不可变需确保原始集合不被外部修改，推荐在构造时复制数据并封装为不可变视图。

在Java中，Collections.unmodifiableXXX 方法是一组用于创建不可变集合的工具方法，它们属于 java.util.Collections 工具类。这些方法不会修改原有集合，而是返回一个包装后的只读视图。一旦获取了这个不可变视图，任何试图修改它的操作都会抛出 UnsupportedOperationException 异常。

理解 unmodifiableXXX 方法族

Collections 提供了多个 unmodifiable 方法，对应不同类型的集合：

• unmodifiableList(List list)：返回不可变列表
• unmodifiableSet(Set set)：返回不可变集合
• unmodifiableMap(Map map)：返回不可变映射
• unmodifiableCollection(Collection c)：通用不可变集合视图
• 还有 Queue、NavigableSet、SortedMap 等专用版本

这些方法的本质是装饰器模式——将原集合“包装”起来，拦截所有写操作（如 add、remove、clear），而读操作正常执行。

基本使用方式与注意事项

调用 unmodifiableXXX 方法非常简单，但有几个关键点必须注意：

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List originalList = new ArrayList<>();
originalList.add("apple");
originalList.add("banana");

List unmodifiable = Collections.unmodifiableList(originalList);

// 下面这行会抛出异常
// unmodifiable.add("cherry"); // UnsupportedOperationException

// 修改原始集合仍然会影响不可变视图！
originalList.add("cherry"); // 成功
System.out.println(unmodifiable); // 输出包含 cherry

重点来了：不可变的是视图，不是底层集合。只要还能访问原始集合，它依然可以被修改，进而影响不可变视图。

因此，要真正实现不可变，必须确保：

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• 原始集合不再对外暴露
• 最好在封装后立即断开对原始集合的引用

安全发布不可变集合的推荐做法

为了防止外部修改，通常应在构造对象时完成不可变封装：

public class StudentGroup {
    private final List students;

    public StudentGroup(List input) {
        List copy = new ArrayList<>(input); // 防止外部传入可变引用
        this.students = Collections.unmodifiableList(copy);
    }

    public List getStudents() {
        return students; // 安全返回不可变视图
    }
}

这种做法有三个关键保护：

• 构造时复制输入数据，避免外部持有引用
• 内部存储为不可变视图
• get 方法返回的也是同一不可变实例

与 Java 9+ of() 和 Immutable Collections 的对比

从 Java 9 开始，集合接口提供了更简洁的不可变集合创建方式：

List list = List.of("a", "b", "c");
Set set = Set.of(1, 2, 3);
Map map = Map.of("key", 1);

相比 Collections.unmodifiableXXX，Java 9 的 of() 方法优势明显：

• 语法更简洁
• 创建的是真正的不可变集合（底层不可变）
• 性能更好（无需额外包装层）
• 自动拒绝 null 元素（可选行为）

但在维护老项目或需要动态构建后再封禁的场景中，Collections.unmodifiableXXX 仍有其价值。

基本上就这些。Collections.unmodifiableXXX 是早期 Java 实现不可变集合的重要手段，虽然现在有更好的替代方案，但理解它有助于读懂旧代码，并掌握不可变设计的核心思想。