[Kotlin] toList()でMutableListをimmutableなListにする

概要

mutableListをListにする時は、必ずしも toList() を呼ぶ必要はないです

fun returnsImmutableList(): List<Int> {
    val mutableList = mutableListOf<Int>()

    // （略:mutableListに要素を詰める）
    
    return mutableList.toList() // <- ここで無駄に処理が走る
}

説明

mutableListをListにしたい時にとりあえずtoList()を呼びがちですが、無駄に計算量を増やしている場合があります
本稿ではtoList()の挙動について説明し、その使い所について考えます

ListとMutableListの関係

ListもMutableListもinterfaceで、多くの場合ArrayListを実体として持つと思います

例えば、mutableListOf() はArrayListを生成して返す関数です¹

そして、MutableListはListを継承しています²

つまり、以下のような記述が可能です

val list: List<Int> = mutableListOf<Int>()

toList()は何をしているか

toList()はIterableインターフェースの関数です

その実装をみてみると、実は内部で**toMutableList()を呼んでいます**³
初めの例ですと、MutableListをListにしようとしたのに、実はMutableListを返しているのです

そのtoMutableList()は何をしているかというと、ArrayListのコンストラクタを呼び出して新しいインスタンスを生成します

Collections.kt

public fun <T> Collection<T>.toMutableList(): MutableList<T> {
    return ArrayList(this)
}

この時、元のCollectionはディープコピーされますので、O(N)の時間/空間計算量かかってしまいます

toList()の使い所

以上から、toList()を使う/使わないは次のように判断できます

• MutableListの参照だけ渡せれば良い場合 -> List型に安全にキャストできる
• ディープコピーが必要な場合 -> toList()を使う

具体的に書き下すと以下のような使い分けが良さそうです

toList()を使わない

• 関数の中ではMutableListで扱いたいが、List型として返したい（最初の例）
  • MutableList型のままreturnできます
• 関数呼び出しで引数としてList型を要求されているが、MutableListを渡したい
  • MutableList型のまま渡せます

toList()を使うべき

• MutableListを操作したいが操作前の状態を保持したい時
• Setなど他のCollectionをListにする時

以上です
読んでいただきありがとうございました

1. arrayListOf()で明示的にArrayListを得ることもできます ↩

2. https://qiita.com/opengl-8080/items/36351dca891b6d9c9687#%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%83%95%E3%82%A7%E3%83%BC%E3%82%B9%E3%81%AE%E9%96%A2%E4%BF%82 ↩

3. IterableがCollectionである場合で、かつそのCollectionのsizeが2以上の場合に限ります ↩