1. 异常概述
Java集合框架中的大部分集合类都具有可变大小的特性，也就是说，它们可以动态的添加、删除元素。但是在某些情况下，一些集合类的大小是不可变的，例如java.util.Collections类中的singletonList, singletonMap和singleton等方法返回的集合类就是不可变集合。当我们尝试对这些不可变集合进行添加或删除操作时，就会抛出一个叫做ImmutableSizeException的异常。
2. 原因分析
这种异常通常是由于不可变集合的实现机制导致的。在不可变集合中，所有的添加、删除操作都会被视为非法操作，因此当我们执行这些操作时，就会抛出ImmutableSizeException异常。以下是一个示例代码，说明了这个问题：
List<String> list = Collections.singletonList("Hello");
list.add("World"); // 抛出ImmutableSizeException异常
2.1. 不可变集合的实现机制
Java中的不可变集合，主要分为两种，一种是基于java.util.Collections类实现的，另一种是基于com.google.common.collect.ImmutableXXX类实现的。以下是对这两种实现机制的描述。
java.util.Collections类中的不可变集合，主要是通过不允许任何元素添加，移除或替换的方式来实现的，下面是该类中singletonList方法的实现代码：
public static <T> List<T> singletonList(T o) {
return new SingletonList<>(o);
}
private static class SingletonList<E> extends AbstractList<E> implements RandomAccess, Serializable {
private static final long serialVersionUID = 3093736618740652951L;
private final E element;
SingletonList(E obj) {
element = obj;
}
public int size() {
return 1;
}
public boolean contains(Object obj) {
return eq(obj, element);
}
public E get(int index) {
if (index == 0) {
return element;
}
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: 1");
}
}
可以看到，在不可变集合SingletonList中，元素的个数总是为1，除了get方法可以访问该元素之外，它不支持任何修改操作，因此这个集合就是不可变的。
而Google Guava中的不可变集合，则是通过将内部数据结构不可修改来实现的。这些数据结构被设计成只读的，而不是不可变的，这就是说，我们无法对它们进行添加、删除或者更新操作。以下是该类中的ImmutableList.copyOf方法的实现代码：
public static <E> ImmutableList<E> copyOf(Collection<? extends E> elements) {
if (elements instanceof ImmutableCollection) {
@SuppressWarnings("unchecked") // all supported methods are covariant
ImmutableList<E> result = ((ImmutableCollection<E>) elements).asList();
return result.isPartialView() ? ImmutableList.copyOf(result.toArray()) : result;
}
return ImmutableList.copyOf(elements.toArray());
}
public static <E> ImmutableList<E> copyOf(E[] elements) {
switch (elements.length) {
case 0:
return ImmutableList.of();
case 1:
return new SingletonImmutableList<>(elements[0]);
default:
return RegularImmutableList.fromArray(elements.clone());
}
}
通过这个实现，我们可以看到，Guava中的不可变集合并不是通过对外部集合的包装来实现的，而是直接复制并转换为内部数据结构。由于这个内部数据结构不可修改，因此就实现了不可变集合。
3. 解决方案
由于不可变集合在设计时就考虑了不允许修改这一因素，因此要想解决这个问题并不容易。一般来说，避免ImmutableSizeException异常的发生，我们需要在使用不可变集合之前，正确的理解其使用场景和机制，并避免对其进行不当的修改操作。
3.1. 避免直接使用add和remove方法
由于不可变集合不支持添加和移除元素的操作，尝试使用add和remove等方法都将会抛出ImmutableSizeException异常，因此我们应该尽量避免直接使用这些方法。如果我们需要对原集合进行这些操作，可以考虑使用可变集合，再转换为不可变集合，例如：
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("World");
ImmutableList<String> immutableList = ImmutableList.copyOf(list);
这段代码中，我们首先使用ArrayList创建了一个可变的List，然后将其转换为不可变的ImmutableList。这样，我们就可以在获得了可变集合中的所有需要的元素之后，再进行转换操作。
3.2. 避免使用生成方法
Java中提供了一些生成不可变集合的方法，例如singletonList, singletonMap和singleton等方法，使用这些方法可以快速的创建一个不可变集合。但是，需要注意的是，这些方法生成的不可变集合都是只读的，并且不支持修改操作，因此我们如果需要进行修改操作，也应该使用可变集合。
3.3. 使用Guava的不可变集合实现方案
与Java自带的不可变集合相比，Google Guava中提供的不可变集合更严格，并且提供了更多的实现方案。如果我们遇到了ImmutableSizeException异常并且没有办法避免，在这种情况下，我们可以考虑使用Guava的不可变集合类来替代Java的自带集合类。这些集合类都是严格不可变的，它们不仅提供了高效的实现，还支持大量的操作方法。
例如，在使用Guava的ImmutableList类时，我们可以使用下面的代码创建一个不可变的集合：
ImmutableList<String> immutableList = ImmutableList.of("Hello", "World");
这个方法将会返回一个不可变的List，其中包含两个元素"Hello"和"World"。这个ImmutableList实例是不可修改的，因此我们可以安全地在多线程环境下访问它。
3.4. 总结
在使用不可变集合类时，应该遵循以下原则：
- 避免直接使用add和remove等方法修改集合
- 尽量使用可变集合，再转换为不可变集合
- 避免使用生成方法
- 如果需要使用不可变集合，优先考虑使用Guava中的实现方案
4. 结语
ImmutableSizeException异常通常是由于在不可变集合中直接执行修改操作而导致的。为了避免这个问题，在使用不可变集合时应该遵循一些规则，例如避免直接修改集合，使用可变集合再转换为不可变集合等。同时，优先考虑使用Guava中的不可变集合实现。