使用Java创建一个集合，其中包含n个对象的克隆。

Question

在Java中，是否有一种一行代码的方法来创建一个集合，并使用一个对象的n个克隆进行初始化？

我想要的等价物是：

• foo = vector<vector<int> >(10); C++，创建10个不同的空向量
• [ [] for i in range(10) ] Python，包含10个不同的空数组的数组
• Array.new(10) { [] } Ruby，与Python相同

在Java中，我只发现了

new ArrayList<ArrayList<Integer> >(Collections.nCopies(10, new ArrayList<Integer>()))

然而，这与其他示例不同，因为列表是别名。

有没有一种方法可以创建一个不使用for循环的独特对象克隆数组，并且最好不要使用外部库？

- Sjlver

Answer 1

如果您正在使用Java 8，则可以使用其流：

Stream.generate(ArrayList<Integer>::new)
    .limit(10).collect(Collectors.toList());

The Stream.generate() 方法接受一个能够产生值的Supplier，并生成一个无限流（每个值都是通过再次调用供应商获得的，因此它们都是不同的，与Collections.nCopies()不同）。在流上放置一个limit()，然后将结果收集到列表中，从而得到一个不同条目的列表。

请注意，从Java 16开始，Stream有一个toList()方法，因此这可能会变得更加简洁：

Stream.generate(ArrayList<Integer>::new).limit(10).toList();

- David Conrad

Answer 2

对于那些想要传递构造函数参数的人（这在被接受的答案和供应商中是不可能的，如此处所述） - 您可以使用以下方法（我不知道是否有更好的解决方案，但至少满足了我的需求）：

final List<MyObject> result = IntStream.range(0, n)
   .mapToObj(index -> new MyObject(...))
   .collect(Collectors.toList());

您需要将n替换为要填充列表的元素数量，将MyObject和new MyObject(...)分别替换为您的类型和构造函数调用。

这将创建一个整数流，范围从0到n（不包括n），将每个“索引”映射到mapToObj中lambda表达式返回的任何对象，并最终将流转换为包含n个不同实例的列表MyObject。

- sschmid

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如果你需要索引来完成某件事情，那么这肯定是最好的选择，即使不需要索引也是如此。但值得注意的是，被接受的答案可以使用其他参数。Stream.generate(() -> new MyObject(someFinalVar)).limit(n).collect(Collectors.toList()) - Matthew Read

Answer 3

即使Java 8引入了Supplier，但不幸的是，并没有像nCopies那样简洁明了的一行代码。老实说，我不知道为什么。（尽管@DavidConrad已经证明Stream可以做到这一点。）

你可以轻松地自己创建一个，例如：

public static <E, L extends List<? super E>> L fill(
        L list, Supplier<E> sup, int n) {
    for(; n > 0; --n)
        list.add(sup.get());
    return list;
}

调用方式如下：

List<List<Integer>> list = ArrayUtils.fill(
    new ArrayList<>, ArrayList<Integer>::new, 10
);

对于数组，现在有一个名为Arrays#setAll的新方法：

Integer[] oneToTen = new Integer[10];
Arrays.setAll(oneToTen, i -> i + 1);
List<Integer> asList = Arrays.asList(oneToTen);

但它是一个void方法，因此不能在单个语句中使用。(个人备注：为什么Java API不能流畅地使用？)

在Java 8之前，没有库方法来执行此操作，创建一个更加繁琐。由于clone是受保护的，因此无法通用调用。反射可以做到这一点，但反射非常繁琐。

- Radiodef

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啊，我没想到你可以写ArrayList<Integer>::new。这简化了我的代码中的Supplier。+1，谢谢。 - David Conrad

@DavidConrad 随便拿走，不用客气。;) - Radiodef

刚刚完成了。这就是我喜欢StackOverflow的原因。 - David Conrad

Answer 4

• vector<vector<int> > = new vector<vector<int> >(10); 语法不正确，但假设你的意思是 vector<vector<int> > foo(10);。你正在使用填充构造函数，它将初始化容器大小，然后将每个元素初始化为value_type参数的副本（如果您没有指定任何内容，则使用默认构造函数）。这将使用循环。

• [ [] for i in range(10) ] 和 Array.new(10) { [] } 只是在一行上执行循环并复制一个空列表类型结构。

正如您所指出的，nCopies 方法并不等同，因为结果是不可变的，而且您没有创建副本（或克隆）。当访问每个索引时，使用对同一元素的引用。请参见openjdk copies implementation 进行参考。

Java 的一些困难在于没有像 C++ 中那样保证默认构造函数，并且语法与大多数脚本语言有所不同。这可能是一个很好的机会，可以花点时间了解底层发生了什么，以确保您的解决方案不会做更多不必要的工作。一些后续问题需要自问：

• 除了循环之外，您还考虑过其他结构吗？我认为在某个层面上会有一个循环。
• 您真正想要如何初始化外部ArrayList中的ArrayList对象？例如，您希望它们的大小是多少？它们是否需要最初填充任何内容？您期望它们增长到多大？它们需要是统一大小还是有些更大/更小？延迟初始化这些列表是否有意义？

为了回答这些问题，编写自己的通用静态初始化程序可能是一个好的实践。在您掌握简单情况后，如果您的用例有所变化，使用工厂模式初始化内部列表可能会使您的解决方案更加通用。正如您所看到的，有许多问题需要考虑，在简单情况下，您可能只会得到类似以下的东西：

public static <T> List<List<T>> newListofLists(int outerSize, int innerSize, T value) {
    List<List<T>> outer = new ArrayList<List<T>>(outerSize);
    for (int i = 0; i < outer.size(); ++i) {
        List<T> inner = new ArrayList<T>(innerSize);
        outer.add(inner);
        for (int j = 0; j < inner.size(); ++j) {
            inner.add(value);
        }
    }
    return outer;
}

这样可以用一行代码初始化你的列表：

List<List<Integer>> myList = newListofLists(10, 5, -1);

- Scott Mitchell

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谢谢！我已经纠正了我的C++语法。关于你的其他评论：虽然列表推导和循环在语义上是等价的，但我并不一定认为列表推导就是循环。而且C++版本可能会在幕后使用memcpy，这是一个循环（或者是一种特殊的CPU指令？），但也有所不同。无论如何，这更多地涉及到简洁的代码而不是其他方面的考虑...但你提出这些问题是好的。 - Sjlver

你可以使用Arrays.fill作为内部循环的替代方案。然而，这种方法的好处可能会受到堆内存的限制。使用直接ByteBuffer可能允许直接使用像memcpy这样的操作。 - Scott Mitchell