이 글을 읽으면

1. '수정이 불가능한' 컬렉션과 '불변' 컬렉션의 차이를 view와 capture로 설명할 수 있어요.

2. 다음 두 코드로 생성한 컬렉션 객체의 차이를 알 수 있어요.

   • Collections.unmodifiableList()
   • List.of() 또는 List.copyOf()

수정 메서드를 호출하면 UnsupportedOperationException 예외가 발생한다.

2. 차이점

2.1. 구현체 클래스가 다르다

2.2. 원본 컬렉션과의 관계성이 다르다

UnmodifiableList

UnmodifiableRandomAccessList 구현체(이하 UnmodifiableList)는 원본 컬렉션에 대한 view이다.

다음처럼 원본 컬렉션인 list를 필드로 가지고, 외부에서 컬렉션 메서드를 호출하면 그대로 list.method()를 대신 호출하여 리턴하는 프록시에 불과하다.

따라서, 원본 컬렉션인 list의 참조를 x001, view(또는 프록시)인 UnmodifiableList의 참조를 x002라고 한다면 x002.add()는 불가능하고 x001.add()는 가능하다.

또한 x001에 변화가 생기면, 이를 필드로 가지는 x002에도 반영된다.

static class UnmodifiableList<E> extends UnmodifiableCollection<E>  
                              implements List<E> {  
    final List<? extends E> list;  
  
    UnmodifiableList(List<? extends E> list) {  
        super(list);  
        this.list = list;  
    }  
    
    ...
  
    public E get(int index) {return list.get(index);}
    
    public void add(int index, E element) {  
        throw new UnsupportedOperationException();  
    }
    ...
}

다음 예시를 보자.

ImmutableList

카피를 한 순간의 원본 컬렉션을 capture한 리스트다. 즉, 원본 리스트로부터 독립적이다.

// List.java
...
static <E> List<E> copyOf(Collection<? extends E> coll) {  
    return ImmutableCollections.listCopy(coll);  
}
...

// ImmutableCollections.java
...
static <E> List<E> listCopy(Collection<? extends E> coll) {  
    ...
    } else {  
        // 결국 전체를 복사해서 넘긴다 = 원본과 독립된 새로운 컬렉션
        return (List<E>)List.of(coll.toArray());  
    }  
}
...

2. List.copyOf()에 불변 컬렉션을 전달하면, 복사를 수행하지 않고 그대로 반환한다

위에서는 복잡하다고 판단해 설명하지 않은 부분이 있다. 일단 ImmutableCollections.listCopy()의 메서드 바디 전체를 첨부한다. 여기서 첫 번째 if 분기를 보자.

static <E> List<E> listCopy(Collection<? extends E> coll) {  
    // List12와 ListN은 둘 다 AbstractImmutableList의 자식이다. 즉, 불변 리스트다.
    // 그렇다. List.copyOf()는 불변 리스트가 인자로 오면 아무 작업도 수행하지 않고, 인자로 들어온 컬렉션을 그대로 리턴한다.
    if (coll instanceof List12 || (coll instanceof ListN<?> c && !c.allowNulls)) {  
        return (List<E>)coll;  
    // 이 밑은 무시
    } else if (coll.isEmpty()) {
        return List.of();  
    } else {  
        return (List<E>)List.of(coll.toArray());  
    }  
}

사실 구현을 직접 보지 않더라도, Javadoc의 Implementation Note를 통해 확인할 수 있다.

Implementation Note:

If the given Collection is an unmodifiable List, calling copyOf will generally not create a copy.

다음 예시를 보자. List.copyOf(불변리스트)와 원본의 참조가 동일한 것을 확인할 수 있다.

다음 예시에서는 List.copyOf(불변리스트)가 아무 것도 수행하지 않음을 수치적으로 확인할 수 있다. 여러 번 메서드를 호출해도 복사가 일어나지 않으므로, 0ms가 소요된다.

References