Java 中创建列表的全面指南

简介

在 Java 编程中，列表（List）是一种非常常用的数据结构，它允许我们存储和操作一组有序的元素。Java 提供了多种创建和使用列表的方式，掌握这些方法对于高效开发 Java 程序至关重要。本文将详细介绍 Java 中创建列表的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，帮助读者深入理解并熟练运用列表。

目录

1. 基础概念
2. 使用方法
   • 使用 ArrayList 创建列表
   • 使用 LinkedList 创建列表
   • 使用 Arrays.asList() 创建列表
   • 使用 List.of() 创建不可变列表
3. 常见实践
   • 向列表中添加元素
   • 访问列表元素
   • 修改列表元素
   • 删除列表元素
4. 最佳实践
   • 选择合适的列表实现
   • 初始化列表时指定初始容量
   • 避免在循环中频繁添加元素
5. 小结
6. 参考资料

基础概念

在 Java 中，List 是一个接口，它继承自 Collection 接口。List 接口定义了一系列用于操作有序元素集合的方法，如添加、删除、访问和修改元素等。Java 提供了多种 List 接口的实现类，其中最常用的是 ArrayList 和 LinkedList。

• ArrayList：基于动态数组实现，它支持随机访问，即可以通过索引快速访问列表中的元素。但是，在列表中间插入或删除元素的效率较低，因为需要移动后续元素。
• LinkedList：基于双向链表实现，它在插入和删除元素时效率较高，尤其是在列表的头部和尾部。但是，随机访问的效率较低，因为需要从头或尾开始遍历链表。

使用方法

使用 ArrayList 创建列表

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个空的 ArrayList
        List<String> list = new ArrayList<>();

        // 向列表中添加元素
        list.add("apple");
        list.add("banana");
        list.add("cherry");

        // 打印列表
        System.out.println(list);
    }
}

使用 LinkedList 创建列表

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class LinkedListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个空的 LinkedList
        List<String> list = new LinkedList<>();

        // 向列表中添加元素
        list.add("apple");
        list.add("banana");
        list.add("cherry");

        // 打印列表
        System.out.println(list);
    }
}

使用 Arrays.asList() 创建列表

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class ArraysAsListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用 Arrays.asList() 创建一个列表
        List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");

        // 打印列表
        System.out.println(list);
    }
}

使用 List.of() 创建不可变列表

import java.util.List;

public class ListOfExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用 List.of() 创建一个不可变列表
        List<String> list = List.of("apple", "banana", "cherry");

        // 打印列表
        System.out.println(list);

        // 尝试修改列表元素，会抛出 UnsupportedOperationException
        // list.add("date");
    }
}

常见实践

向列表中添加元素

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class AddElementsExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();

        // 在列表末尾添加元素
        list.add("apple");
        list.add("banana");

        // 在指定位置插入元素
        list.add(1, "cherry");

        // 打印列表
        System.out.println(list);
    }
}

访问列表元素

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class AccessElementsExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("apple");
        list.add("banana");
        list.add("cherry");

        // 通过索引访问元素
        String element = list.get(1);
        System.out.println("Element at index 1: " + element);

        // 遍历列表
        for (String item : list) {
            System.out.println(item);
        }
    }
}

修改列表元素

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ModifyElementsExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("apple");
        list.add("banana");
        list.add("cherry");

        // 修改指定位置的元素
        list.set(1, "date");

        // 打印列表
        System.out.println(list);
    }
}

删除列表元素

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class RemoveElementsExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("apple");
        list.add("banana");
        list.add("cherry");

        // 删除指定位置的元素
        list.remove(1);

        // 打印列表
        System.out.println(list);
    }
}

最佳实践

选择合适的列表实现

如果需要频繁进行随机访问操作，如通过索引访问元素，建议使用 ArrayList；如果需要频繁进行插入和删除操作，尤其是在列表的头部和尾部，建议使用 LinkedList。

初始化列表时指定初始容量

在创建 ArrayList 时，可以指定初始容量，这样可以避免在添加元素时频繁进行数组扩容操作，提高性能。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class SpecifyInitialCapacityExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 指定初始容量为 10
        List<String> list = new ArrayList<>(10);
    }
}

避免在循环中频繁添加元素

在循环中频繁添加元素会导致 ArrayList 频繁进行数组扩容操作，影响性能。可以先将元素添加到一个临时列表中，最后再将临时列表中的元素一次性添加到目标列表中。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class AvoidFrequentAdditionExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> tempList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            tempList.add("element " + i);
        }

        List<String> targetList = new ArrayList<>();
        targetList.addAll(tempList);
    }
}

小结

本文详细介绍了 Java 中创建列表的多种方式，包括使用 ArrayList、LinkedList、Arrays.asList() 和 List.of()。同时，还介绍了列表的常见操作，如添加、访问、修改和删除元素。最后，给出了一些使用列表的最佳实践，帮助读者提高代码的性能和效率。掌握这些知识，将有助于读者在 Java 编程中更加高效地使用列表。

参考资料

• 《Effective Java》
• 《Java 核心技术》