如何安全地复制收藏集？

过去，我曾说过要安全地复制集合，请执行以下操作：

public static void doThing(List<String> strs) {
    List<String> newStrs = new ArrayList<>(strs);

要么

public static void doThing(NavigableSet<String> strs) {
    NavigableSet<String> newStrs = new TreeSet<>(strs);

但是，这些“复制”构造函数，类似的静态创建方法和流是否真的安全？在哪里指定规则？所谓安全，是指Java语言和针对恶意调用者强制执行的集合提供的基本语义完整性保证，并假设有合理的支持SecurityManager且没有缺陷。

我很高兴与方法投掷ConcurrentModificationException，NullPointerException，IllegalArgumentException，ClassCastException，等，或者甚至挂起。

我选择String了一个不可变类型参数的示例。对于这个问题，我对具有自己陷阱的可变类型集合的深层副本不感兴趣。

（很明显，我已经看过了OpenJDK的源代码，并有某种形式的答案为ArrayList和TreeSet。）

对于普通API（例如Collection API）在同一JVM中运行的故意恶意代码，没有真正的保护措施。

可以很容易地证明：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Object[] array = { "foo", "bar", "baz", "and", "another", "string" };
    array[array.length - 1] = new Object() {
        @Override
        public String toString() {
            Collections.shuffle(Arrays.asList(array));
            return "string";
        }
    };
    doThing(new ArrayList<String>() {
        @Override public Object[] toArray() {
            return array;
        }
    });
}

public static void doThing(List<String> strs) {
    List<String> newStrs = new ArrayList<>(strs);

    System.out.println("made a safe copy " + newStrs);
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
        System.out.println(newStrs);
    }
}

made a safe copy [foo, bar, baz, and, another, string]
[bar, and, string, string, another, foo]
[and, baz, bar, string, string, string]
[another, baz, and, foo, bar, string]
[another, bar, and, foo, string, and]
[another, baz, string, another, and, foo]
[string, and, another, foo, string, foo]
[baz, string, foo, and, baz, string]
[bar, another, string, and, another, baz]
[bar, string, foo, string, baz, and]
[bar, string, bar, another, and, foo]

如您所见，期望a List<String>不能保证实际获得String实例列表。由于类型擦除和原始类型，列表实现方面甚至无法修复。

您可以归咎于的另一件事ArrayList是对传入集合的toArray实现的信任。TreeMap不会以相同的方式受到影响，但这仅仅是因为传递数组不会获得这种性能提升，就像构造时一样ArrayList。这两个类都不保证构造函数中的保护。

通常，假设每个角落都有故意的恶意代码，尝试编写代码都是没有意义的。它可以做很多事情来保护一切。此类保护仅对确实封装了可以使恶意调用者访问某些内容的动作的代码有用，而没有此代码就无法访问该行为。

如果您需要特定代码的安全性，请使用

public static void doThing(List<String> strs) {
    String[] content = strs.toArray(new String[0]);
    List<String> newStrs = new ArrayList<>(Arrays.asList(content));

    System.out.println("made a safe copy " + newStrs);
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
        System.out.println(newStrs);
    }
}

然后，您可以确保newStrs它仅包含字符串，并且在构造后不会被其他代码修改。

或List<String> newStrs = List.of(strs.toArray(new String[0]));与Java 9或更高版本一起使用。
请注意，Java 10的List.copyOf(strs)功能相同，但其文档并未声明保证不信任传入集合的toArray方法。因此List.of(…)，如果返回基于数组的列表，则调用肯定会进行复制，这样比较安全。

由于没有调用者可以更改方式，因此数组可以正常工作，将传入的集合转储到数组中，然后用它填充新的集合，将始终使副本安全。如上所述，由于集合可以保存对返回数组的引用，因此可以在复制阶段对其进行更改，但不会影响集合中的副本。

因此，应在从数组中检索特定元素之后或对整个结果集合进行任何一致性检查。

我希望将此信息留在评论中，但我没有足够的声誉，对不起:)我将尽我所能解释尽可能详细。

代替了const在C ++中使用类似修饰符的功能来标记不应修改对象内容的成员函数，在Java中最初使用了“不变性”的概念。封装（或OCP，开-闭原理）应该用于防止对象的任何意外突变（更改）。当然，反射API可以解决这个问题；直接内存访问的作用相同；那更多是关于射击自己的腿:)

java.util.Collection本身是可变的接口：它具有add应该修改集合的方法。当然，程序员可能会将集合包装到会抛出的东西中……并且所有运行时异常都将发生，因为另一个程序员无法读取javadoc，这显然表明集合是不可变的。

我决定使用java.util.Iterable类型在接口中公开不可变的集合。语义Iterable上不具有“可变性”这样的集合特性。您仍然可以（最有可能）通过流修改基础集合。

JIC，java.util.Function<K,V>可以使用以不变的方式公开地图（地图的get方法符合此定义）