Java中复用List导致findDifference方法返回结果异常求助

需求描述 #

给定两个0索引整数数组nums1和nums2，需返回大小为2的列表answer：

• answer[0]是nums1中未出现在nums2中的所有不同整数；
• answer[1]是nums2中未出现在nums1中的所有不同整数。

代码实现（含调试打印） #

class Solution {
    public List<List<Integer>> findDifference(int[] nums1, int[] nums2) {
        Set<Integer> set1 = new HashSet<>();
        Set<Integer> set2 = new HashSet<>();
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
        for(int i : nums2){
            set2.add(i);
        }
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        for(int i : nums1){
            set1.add(i);
            if(!set2.contains(i)) list.add(i);
        }
        System.out.println(list);
        ans.add(list);
        System.out.println(ans);
        list.clear();
        System.out.println(list);
        for(int i : nums2){
            if(set1.add(i)) {
                list.add(i);
            }
        }
        System.out.println(list);
        ans.add(list);
        System.out.println(ans);

        return ans;
    }
}

测试输入 #

nums1 = [1,2,3]
nums2 = [2,4,6]

调试输出 #

[1, 3]
[[1, 3]]
[]
[4, 6]
[[4, 6], [4, 6]]

问题 #

预期ans的最终值为[[1,3],[4,6]]，但实际得到[[4, 6], [4, 6]]，请问这是什么原因？

原因分析与解决方法 #

核心问题是复用了同一个List对象list，且在添加到ans后调用了list.clear()。

Java里集合属于引用类型，当你把list添加到ans时，ans存储的是这个list对象的内存引用，而非内容副本。所以后续对list的修改（清空、添加元素）会直接影响ans中已存在的列表：

1. 第一次将[1,3]的list加入ans，此时ans为[[1,3]]
2. 调用list.clear()后，list变为空，ans里的第一个元素也会同步变成空列表
3. 往空的list中添加[4,6]，此时ans里的两个元素都是同一个list的引用，内容都会变成[4,6]，最终就出现了[[4,6],[4,6]]的异常结果。

解决方法 #

不要复用同一个List对象，处理第二个数组时创建全新的List：
将list.clear()替换为list = new ArrayList<>()，这样第二个列表是独立的新对象，不会影响之前添加到ans中的第一个列表。

修改后的关键代码片段：

ans.add(list);
System.out.println(ans);
// 替换clear操作，创建新的List对象
list = new ArrayList<>();
System.out.println(list);
for(int i : nums2){
    // 建议改用!set1.contains(i)，逻辑更直观，和需求直接对应
    if(!set1.contains(i)) {
        list.add(i);
    }
}

另外补充：原代码中用set1.add(i)判断元素是否不在nums1中，逻辑是正确的（add返回true表示元素原本不在set1中，即不在nums1里），但换成!set1.contains(i)可读性更强，避免理解混淆。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Vishal Sangole