Collectors.toList() 和 Stream.toList() 这两种方法的区别是什么

在 Java 中，stream().collect(Collectors.toList()) 和 stream().toList() 都是将 Stream 转换为 List 的方法，但它们在 实现方式、性能、可变性 等方面有显著区别。以下是详细对比：

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1. stream().collect(Collectors.toList())

List<String> collect = a.stream().collect(Collectors.toList());

特点：

1. 返回的 List 类型：
   • 具体实现取决于 JDK 版本：
     • JDK 8~15：返回 ArrayList（默认）。
     • JDK 16+：可能返回不可变 List（取决于 Collectors.toList() 的实现优化）。
   • 但 官方未明确保证返回类型，理论上可能是任意 List 实现。
2. 可变性：
   • 返回的 List 通常是可变的（如 ArrayList），可以调用 add()、remove() 等方法。
   • 但如果 JDK 内部优化（如 JDK 16+ 的某些情况），可能返回不可变 List。
3. 性能：
   • 需要额外创建 Collectors.toList() 收集器对象，会有轻微性能开销。
   • 底层仍然是调用 Stream 的收集逻辑，与 toList() 差异不大。
4. 线程安全：
   • 返回的 List 不是线程安全的（除非显式包装为 Collections.synchronizedList）。

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2. stream().toList()

List<String> strings = a.stream().toList();

 

特点：

1. 返回的 List 类型：
   • JDK 16+ 明确保证：返回一个不可变 List（具体实现可能是 List.of() 或内部优化类）。
   • 如果流为空，返回一个空的不可变 List（而非 null）。
2. 可变性：
   • 返回的 List 严格不可变，调用 add()、remove() 会抛出 UnsupportedOperationException。
3. 性能：
   • 比 Collectors.toList() 更高效，因为：
     • 直接内联到 Stream API 的实现中，无需额外收集器对象。
     • 针对不可变性做了优化（如共享数据、延迟拷贝）。
4. 线程安全：
   • 不可变 List 本质是线程安全的（只要不尝试修改）。

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3. 核心区别总结

以下是它们的详细对比：

 

特性	Collectors.toList()	Stream.toList()
返回类型	返回一个 List<T>，通常是 ArrayList	返回一个不可变的 List<T>
可变性	生成的列表是可变的，可以添加、删除元素	生成的列表是不可变的，任何修改操作都会抛出 UnsupportedOperationException
空流处理	返回一个空的可变列表	返回一个空的不可变列表
方法类型	是一个收集器（Collector），用于 collect() 方法	是 Stream 接口的终端操作方法
Java 版本支持	Java 8 及以上	Java 16 及以上
性能	略低，因为涉及收集器的创建和处理	略高，直接生成不可变列表
使用示例	list.stream().collect(Collectors.toList());	list.stream().toList();

代码示例

 

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

public class StreamToListComparison {
    public static void main(String[] args) {
        // 源列表
        List<String> sourceList = List.of("apple", "banana", "cherry");
        
        // 使用 Collectors.toList()
        List<String> mutableList = sourceList.stream()
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println("Mutable List: " + mutableList);
        
        // 尝试修改可变列表
        mutableList.add("date");
        System.out.println("After adding to mutable list: " + mutableList);
        
        // 使用 Stream.toList()
        List<String> immutableList = sourceList.stream()
                .toList();
        System.out.println("Immutable List: " + immutableList);
        
        // 尝试修改不可变列表（会抛出异常）
        try {
            immutableList.add("elderberry");
        } catch (UnsupportedOperationException e) {
            System.out.println("Exception caught: " + e.getMessage());
        }
        
        // 处理空流的情况
        List<String> emptyMutableList = new ArrayList<>().stream()
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println("Empty mutable list size: " + emptyMutableList.size());
        
        List<String> emptyImmutableList = new ArrayList<>().stream()
                .toList();
        System.out.println("Empty immutable list size: " + emptyImmutableList.size());
    }
}

输出结果

Mutable List: [apple, banana, cherry]
After adding to mutable list: [apple, banana, cherry, date]
Immutable List: [apple, banana, cherry]
Exception caught: Unsupported operation
Empty mutable list size: 0
Empty immutable list size: 0

 

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4. 如何选择？

1. 需要可变 List：
   • 使用 collect(Collectors.toList())（但注意 JDK 16+ 可能返回不可变列表）。
   • 或显式创建 ArrayList：

     List<String> list = new ArrayList<>(a.stream().toList()); // 复制为可变列表

2. 不需要修改 List（推荐）：
   • 优先使用 toList()（JDK 16+），性能更好且代码简洁。
   • 如果兼容 JDK 8~15，仍需用 Collectors.toList()，但需注意可变性。
3. 明确需要不可变 List：
   • 使用 List.copyOf(stream().toList()) 或 Stream 的 toList()（JDK 16+）。

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推荐使用场景

• 需要可变列表时：使用 Collectors.toList()，例如你需要后续对列表进行增删操作。
• 需要不可变列表时：使用 Stream.toList()，可以避免意外修改，提高代码安全性。
• Java 版本考虑：如果项目使用的是 Java 15 或更低版本，只能使用 Collectors.toList()。
• 性能敏感场景：在性能关键的代码中，优先考虑 Stream.toList()，因为它通常更高效。