Kotlin闭包中如何避免原列表遍历期间被修改？

我对Kotlin的闭包特性不太了解，现在有个问题想搞清楚：我定义了一个Foo类，里面有个bar成员，是个技术上不可变的列表——修改时会创建新列表替换掉Foo.bar。之后我启动一个协程遍历这个列表，把Foo.bar传入闭包，但遍历过程耗时很长（中间有延迟），遍历期间Foo.bar的内容可能被修改。我想知道：

• 如何确保遍历能稳定输出0到10？
• 闭包本身能保证这一点吗？
• 需要在传入闭包前对列表做逐元素深拷贝吗？

相关代码 #

class Foo(var bar: List<Int>)

suspend fun <T> Collection<T>.traverseOverTime(block: (T) -> Unit) {
    this.iterator().traverseOverTime(block)
}

suspend fun <T> Iterator<T>.traverseOverTime(block: (T) -> Unit) {
    repeat(2) {
        if (!hasNext()) return
        block(next())
    }

    delay(1000)
    traverseOverTime(block)
}

fun main() = runBlocking {
    val foo = Foo(listOf(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10))

    launch {
        foo.bar.traverseOverTime { println(it.toString()) }
    }

    // case 1.: 尝试强转成可变列表修改元素
    delay(500)
    try {
        (foo.bar as MutableList<Int>)[2] = 1000
        println("case 1.: ${foo.bar}")
    } catch (e: Exception) { println("case 1.: $e") }

    // case 2.: 尝试强转成可变列表删除元素
    delay(1000)
    try {
        (foo.bar as MutableList<Int>).removeAt(3)
        println("case 2.: ${foo.bar}")
    } catch (e: Exception) { println("case 2.: $e") }

    // case 3.: 直接替换Foo.bar指向新列表
    delay(1000)
    foo.bar = listOf(100)
    println("case 3.: ${foo.bar}")
}

输出结果 #

0
1
case 1.: [0, 1, 1000, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
1000
3
case 2.: java.lang.UnsupportedOperationException
4
5
case 3.: [100]
6
7
8
9
10

问题解答 #

1. 闭包是否能保证遍历原始列表？

闭包已经捕获了协程启动时的那个列表实例，所以即使后续Foo.bar被赋值为新列表，遍历依然会使用最初的那个旧列表——这就是为什么case3替换Foo.bar后，遍历还是输出了6到10。

但闭包无法阻止你对原始列表实例本身的修改，这也是case1中遍历读到1000的原因。

2. 为什么case1能修改元素，case2却失败？

Kotlin的listOf()返回的是一个内部实现类（类似ArrayList），它对外暴露不可变的List接口，但底层允许修改元素值，却不允许修改列表结构（比如增删元素）。强制转MutableList属于不安全操作，破坏了不可变约定：

• case1修改元素值成功，是因为底层实现支持该操作；
• case2尝试删除元素时，底层实现会抛出UnsupportedOperationException，拒绝修改结构。

3. 如何确保遍历稳定输出0到10？

• 杜绝强制类型转换修改列表：永远不要把List强转成MutableList去修改，违反不可变约定的操作会导致遍历结果不可控；
• 使用真正不可变的列表：如果要彻底防止原始列表被修改，可以用Collections.unmodifiableList()创建真正不可变的列表，这样强制转MutableList修改时会直接抛出异常；
• 不需要深拷贝：你的例子中列表元素是不可变的Int，闭包已经捕获了原始列表实例，只要这个实例本身不被修改，遍历就会输出原始数据。只有当列表元素是可变对象时，才需要考虑深拷贝。

优化后的代码示例 #

如果要保证遍历输出0到10，可将列表创建改为真正不可变：

val foo = Foo(Collections.unmodifiableList(mutableListOf(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)))

此时case1的强制转换修改会直接抛出异常，遍历将输出原始的2而非1000。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Giancarlo