文章摘要(AI生成)

Java 在集合创建方面常被批评语法冗长，尤其是构建不可变集合时。传统方法需要多步操作，易导致代码冗余和出错，如遗漏不变性包装步骤。而 Java 8 的流和收集器简化了集合操作，但其使用较为复杂，并可能引入额外的内存消耗。Java 9 引入的 Set.of()、List.of() 和 Map.of() 工厂方法提供了一种更为简洁且高效的创建不可变集合的解决方案。这些方法不仅可以在一行代码中创建集合，还通过优化性能，尤其是小集合的内存占用。这些工厂方法创建的集合具有不可变性，避免数据被意外修改的风险，但对元素的空值有严格限制，同时不保证元素的插入顺序。因此，对于 Java 开发者而言，使用 Java 9 及以上版本的工厂方法是创建不可变集合的推荐方式，能够显著提升代码的可读性和开发效率。

Java 一直以来都被诟病语法冗长，尤其在构造简单集合时尤为明显。从基础的数据存储到复杂的业务逻辑实现，集合的使用频率极高，而创建集合的方式直接影响着代码的可读性与开发效率。本文将带你深入对比各种创建不可变集合方式的利弊，为你介绍更现代、高效的解决方案，助你在 Java 开发中写出优雅且安全的代码。

🧩 问题引入：Java 创建集合为何如此麻烦？

普通构造 + add + unmodifiable

为了构造一个不可变集合，需要先构造、再添加、最后包装。这对只包含几个元素的小集合来说，显得冗长且不直观。

Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("a");
set.add("b");
set.add("c");
set = Collections.unmodifiableSet(set);

这种方式虽然逻辑清晰，最终能得到不可变集合，但构建过程过于繁琐。在实际项目中，如果频繁创建类似的小集合，会导致代码冗余度高，降低开发效率。而且，一旦开发人员遗漏了最后的 Collections.unmodifiableSet 包装步骤，原本期望的不可变集合就会变得可变，从而引发数据安全问题。

new HashSet<>(Arrays.asList())

该方法通过将数组转换为 List，再利用 HashSet 的构造函数创建集合，看似简洁了一些，但实际上引入了不必要的中间结构。Arrays.asList 方法返回的是一个固定大小的 List，其底层实现与常规的 ArrayList 有所不同，这种差异在阅读和理解代码时会造成一定困扰。同时，过多的中间转换过程也会影响代码的执行效率。

双括号初始化 {{ }}

双括号初始化语法通过创建一个匿名内部类来简化集合的创建过程，例如：

Set<String> set = new HashSet<>() {{
    add("a");
    add("b");
    add("c");
}};

虽然这种方式在语法上简洁明了，但它存在诸多风险。首先，每次使用双括号初始化都会创建一个新的匿名内部类，这会导致内存占用增加，若在循环或频繁调用的方法中使用，可能会引发内存泄漏问题。其次，匿名内部类在序列化时也可能出现兼容性问题，给项目带来潜在风险。

Java 8 Stream + Collectors

Java 8 引入的流（Stream）和收集器（Collectors）为集合操作提供了强大的功能。通过 Stream.of 方法创建流，再使用 collect(toSet()) 方法将流中的元素收集为集合，最后通过 Collections.unmodifiableSet 包装为不可变集合：

Set<String> set = Stream.of("a", "b", "c")
                        .collect(Collectors.toSet());
set = Collections.unmodifiableSet(set);

这种方式虽然在一定程度上简化了代码，但流操作会创建额外的对象，增加内存开销。而且，对于不熟悉流操作的开发者来说，代码的语义不够直观，理解和调试起来相对困难。

Java 9 Set.of() 工厂方法

Java 9 推出的 Set.of()、List.of() 和 Map.of() 等工厂方法，为创建不可变集合提供了一种简洁高效的解决方案。以 Set.of()为例：

Set<String> set = Set.of("a", "b", "c");

只需一行代码，就能创建一个不可变的 Set，既简洁又直观。同时，JDK 针对小集合对这些工厂方法进行了优化，例如共享内部结构，提高了性能。不过，该方法要求 JDK 版本在 9 及以上，如果项目还在使用较低版本的 JDK，则无法享受这一便利。

方式对比

方法	简洁性	可读性	是否不可变	潜在问题
普通构造 + add + unmodifiable	❌	✅	✅	冗长，容易出错
new HashSet<>(Arrays.asList())	❌	❌	✅	中间结构复杂，阅读困难
双括号初始化 {{ }}	✅	❌	✅	内存泄漏、额外类、序列化风险
Java 8 Stream + Collectors	✅	⚠️	✅（需手动）	创建额外对象，语义不直观
Java 9 Set.of() 工厂方法	✅	✅	✅	JDK 9 及以上版本支持

📊 图示：创建不可变集合的演进

创建不可变集合的方式，我们经历了以下路程：

💡 扩展用法：除了 Set，还有 List 和 Map

✅ Java 9 工厂方法

// List
List<String> list = List.of("a", "b", "c");

// Set
Set<String> set = Set.of("a", "b", "c");

// Map（最多10对键值）
Map<String, Integer> map = Map.of("a", 1, "b", 2, "c", 3);

// Map 多于10个元素，使用 Map.ofEntries
Map<String, Integer> map2 = Map.ofEntries(
    Map.entry("a", 1),
    Map.entry("b", 2),
    Map.entry("c", 3),
    Map.entry("d", 4)
);

🔍 工厂创建的特点

• 不可变：这些工厂方法创建的集合均为不可变集合，一旦尝试添加或修改元素，就会抛出 UnsupportedOperationException 异常，有效避免了数据被意外修改的风险，确保了数据的安全性和一致性。

• 元素不能为空值：无论是作为 Map 的 key 还是 value，null 都会引发NullPointerException异常。这一限制促使开发者在使用时更加严谨地处理数据，避免因空指针问题导致程序崩溃。

• 顺序固定（不保证插入顺序）：由于底层实现可能并非 LinkedHashMap 或 LinkedHashSet，这些集合并不保证元素的插入顺序。在对元素顺序有严格要求的场景下，开发者需要谨慎选择，或者采用其他合适的数据结构。

• 性能优秀：JDK 针对小集合对工厂方法进行了专门优化，例如共享内部结构，减少了内存占用和对象创建开销，使得在创建小集合时具有出色的性能表现。

🧪 快速对比代码段（List、Set、Map）

类型	JDK 8 及以下	JDK 9+ 推荐方式
List	Arrays.asList("a", "b") + wrap	List.of("a", "b")
Set	new HashSet<>(Arrays.asList(...))	Set.of("a", "b")
Map	Map<String, String> m = new HashMap<>(); m.put(...)	Map.of("a", 1, "b", 2)

🚫 小心这些坑！

在使用 Java 9 的工厂方法创建不可变集合时，有几个常见的陷阱需要特别注意：

• Set.of("a", "b", "a") → 会抛 IllegalArgumentException（元素重复）：因为 Set 中不允许存在重复元素，使用 Set.of() 方法创建 Set 时，若传入重复元素，会立即抛出异常。

• Map.of(null, 1) → 会抛 NullPointerException（键或值为 null）：如前文所述，这些工厂方法创建的集合不允许元素为 null，无论是键还是值，否则会引发空指针异常。

• 不支持添加或删除操作，否则抛异常：由于集合是不可变的，任何试图添加或删除元素的操作都会导致 UnsupportedOperationException 异常，开发者在编写代码时务必牢记这一点。

• 最多 10 个键值对，超过需使用 Map.ofEntries(...)：Map.of()方法最多只能接受 10 对键值对，若需要创建包含更多元素的 Map，则必须使用 Map.ofEntries(...) 方法，否则会导致编译错误。

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🔚 总结

Java 的集合初始化方案历经多年发展，已经从繁琐的传统写法逐步演进为简洁高效的现代方式。尽管目前 Java 语言层面尚未支持集合字面量，但 JDK 9 提供的 of() 工厂方法无疑是一大亮点。它让开发者在构造小而美的不可变集合时，无需再为冗长的代码和潜在的安全问题担忧，真正实现了可读性、安全性和效率的完美平衡。

✅ 建议使用场景

场景	推荐写法
初始化只读配置列表	List.of(...)
构造常量型权限名集合	Set.of(...)
简单映射关系（最多10个）	Map.of(...) / Map.ofEntries(...)

在实际项目开发中，合理运用这些推荐写法，能够让代码更加简洁优雅，提升项目的整体质量和可维护性。希望本文的内容能帮助你在 Java 集合操作中更加得心应手，写出更优质的代码。