如何避免多维ArrayList修改时影响另一个ArrayList

我有两个完全相同的二维ArrayList（ArrayList<ArrayList<Integer>>）l1和l2。创建并填充l1后，用new ArrayList<>(l1)初始化l2。一维场景下修改l2不会影响l1，但多维场景中，给l2的子列表添加新Integer时l1也会被修改，不过给l2添加新的ArrayList时l1不受影响。请问如何确保修改l2中的元素不会影响l1？

示例代码：

ArrayList<ArrayList<Integer>> l1 = new ArrayList<>();

for (var x = 0; x < 10; x++) {
  l1.add(new ArrayList<>());

  for (var y = 0; y < 10; y++) {
    l1.get(x).add(y);
  }
}

ArrayList<ArrayList<Integer>> l2 = new ArrayList<ArrayList<Integer>>(l1);

// 希望此操作不改变l1
l2.get(0).add(999);

问题根源：浅拷贝的局限性 #

new ArrayList<>(l1)属于浅拷贝：它仅复制了外层ArrayList的结构（即子列表的引用集合），但内部的每个子ArrayList<Integer>仍与l1共享同一对象。因此修改l2子列表的元素时，本质是操作和l1相同的子列表对象，会同步影响l1；而给l2添加新子列表时，只是给外层列表新增独立引用，不会触动l1的外层结构，所以l1不受影响。

解决方法：实现深拷贝 #

要让l2与l1完全独立，需对每个子列表也进行拷贝（即深拷贝），以下是几种常用实现方式：

1. 手动循环拷贝（直观易懂） #

遍历外层列表，为每个子列表创建新的ArrayList并复制元素：

ArrayList<ArrayList<Integer>> l2 = new ArrayList<>();
for (ArrayList<Integer> subList : l1) {
    // 复制子列表到新的ArrayList实例
    l2.add(new ArrayList<>(subList));
}

2. Java 8+ Stream简化写法 #

借助Stream API简化深拷贝代码：

import java.util.stream.Collectors;

// ...

ArrayList<ArrayList<Integer>> l2 = l1.stream()
    .map(ArrayList::new) // 对每个子列表生成新拷贝
    .collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new));

3. 第三方工具类简化（可选） #

如果项目引入了Apache Commons Collections或Guava，可利用工具类进一步简化：

• Apache Commons Collections：

import org.apache.commons.collections4.ListUtils;
import java.util.stream.Collectors;

// ...

ArrayList<ArrayList<Integer>> l2 = ListUtils.emptyIfNull(l1)
    .stream()
    .map(subList -> new ArrayList<>(ListUtils.copy(subList)))
    .collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new));

• Guava：

import com.google.common.collect.Lists;

// ...

ArrayList<ArrayList<Integer>> l2 = Lists.newArrayList(
    l1.stream().map(Lists::newArrayList).iterator()
);

完成深拷贝后，执行l2.get(0).add(999)只会修改l2的子列表，l1的对应子列表不会产生任何变化，实现了两者的完全独立。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Gamaray