java.utilにはArrayListクラスが二つある

#導入
こんにちは。けちょんです。
皆さん、ArrayList使ってますか？
もちろん私もよく使います。
1つ予想外なことがあったので紹介します。

#クイズ
以下ソースで実行時例外が発生します。
それはどこでしょう。

String[] array = { "banana", "apple", "melon" }; // 配列を作成
List<String> list1 = Arrays.asList(array); // 配列からリストの作成

List<String> list2 = new ArrayList<>();
list1.stream().forEach(e -> list2.add(e)); // list1と同じ要素を持つリストを作成

list1.add("lemon"); // list1に追加
list2.add("lemon"); // list2に追加

System.out.print(list1); // list1の結果を出力
System.out.print(list2); // list2の結果を出力

※streamに不慣れな方に言っておくと、streamの行ではありません。

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正解は、list1.add("lemon")です！
以下例外が発生します。

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
	at java.base/java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:153)
	at java.base/java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:111)
	at Main2.main(Main2.java:44)

ちなみにlist2.add("lemon")は正常に実行されます。

#なぜ例外が発生する？

##まず、それぞれクラスを見てみましょう

System.out.println(list1.getClass()); // class java.util.Arrays$ArrayList
System.out.println(list2.getClass()); // class java.util.ArrayList

どちらもArrayListです。
が、list1はArraysクラスの内部クラスのArrayListです

つまり、ArrayListクラスは二つあるのです。（どや）

##java.util.Arrays$ArrayListの中身は？

Arraysの中を覗いてみましょう。
長いので書ききれませんが、クラス名の宣言はこのようになっています。

・・・
private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements RandomAccess, java.io.Serializable
    {
・・・

内部クラスで定義されていますね。
そして、ArrayListの中ではaddメソッドは実装されていません。

そのため、親クラスのAbstractListを見に行きます。（エラーメッセージで出力されていたクラスですね）

・・・
public boolean add(E e) {
    add(size(), e);
    return true;
}
・・・
public void add(int index, E element) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}
・・・

犯人はこいつですね！！
呼び出すとUnsupportedOperationExceptionを投げるように実装されています。

##なぜこんな実装に、、、
AbstractListは文字通りabstractクラスであるため、実装前提のクラスです。
そのため、継承せずに呼び出すと例外を投げるよう実装しているようです。

いや、インターフェースにするなり、asListメソッドの実装を変えたり、やりようがある気はしますが、、、
詳しい人教えてください、、、

#まとめ
java.utilには、以下二つのArrayListが存在する
①class java.util.Arrays$ArrayList
②class java.util.ArrayList

①はaddメソッドを呼び出すと例外が発生するので要注意