Java List 全面解析

简介

在 Java 编程中，List 是一个非常重要的接口，它继承自 Collection 接口，提供了有序、可重复的元素存储方式。List 接口有多个实现类，如 ArrayList、LinkedList 等，它们在不同的场景下有着各自的优势。本文将详细介绍 Java List 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高效使用 Java List。

基础概念

定义

List 是 Java 集合框架中的一个接口，它表示一个有序的元素序列，允许存储重复的元素。与数组不同，List 的大小是动态变化的，可以根据需要自动扩展或收缩。

常用实现类

ArrayList：基于动态数组实现，支持随机访问，适用于需要频繁随机访问元素的场景。
LinkedList：基于双向链表实现，插入和删除操作效率高，适用于需要频繁插入和删除元素的场景。

主要特点

有序性：元素按照插入的顺序排列，可以通过索引访问特定位置的元素。
可重复性：可以存储多个相同的元素。

使用方法

创建 List 对象

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

public class ListCreation {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 ArrayList
        List<String> arrayList = new ArrayList<>();
        // 创建 LinkedList
        List<String> linkedList = new LinkedList<>();
    }
}

添加元素

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

public class ListAddition {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        // 添加单个元素
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        // 在指定位置添加元素
        list.add(1, "Cherry");
        System.out.println(list);
    }
}

访问元素

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

public class ListAccess {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        // 通过索引访问元素
        String firstElement = list.get(0);
        System.out.println("First element: " + firstElement);
    }
}

修改元素

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

public class ListModification {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        // 修改指定位置的元素
        list.set(1, "Cherry");
        System.out.println(list);
    }
}

删除元素

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

public class ListRemoval {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        // 通过索引删除元素
        list.remove(0);
        // 通过元素值删除元素
        list.remove("Banana");
        System.out.println(list);
    }
}

常见实践

遍历 List

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

public class ListTraversal {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");

        // 使用 for 循环遍历
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }

        // 使用增强 for 循环遍历
        for (String fruit : list) {
            System.out.println(fruit);
        }

        // 使用迭代器遍历
        Iterator<String> iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

排序 List

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

public class ListSorting {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Banana");
        list.add("Apple");
        list.add("Cherry");
        // 对 List 进行排序
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);
    }
}

查找元素

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

public class ListSearching {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        // 查找元素的索引
        int index = list.indexOf("Banana");
        if (index != -1) {
            System.out.println("Element found at index: " + index);
        } else {
            System.out.println("Element not found");
        }
    }
}

最佳实践

根据场景选择合适的实现类

如果需要频繁随机访问元素，使用 ArrayList。
如果需要频繁插入和删除元素，使用 LinkedList。

使用泛型

在创建 List 对象时，使用泛型指定元素的类型，以提高代码的类型安全性。

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

public class GenericList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        // 以下代码会编译错误，因为只能添加 String 类型的元素
        // list.add(123);
    }
}

避免在遍历过程中修改 List

在使用迭代器遍历 List 时，避免直接调用 List 的 add 或 remove 方法，应该使用迭代器的 remove 方法，否则会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

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

public class SafeListTraversal {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        Iterator<String> iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String fruit = iterator.next();
            if (fruit.equals("Banana")) {
                iterator.remove();
            }
        }
        System.out.println(list);
    }
}

小结

本文详细介绍了 Java List 的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。List 是一个非常实用的接口，在 Java 编程中经常会用到。通过了解不同实现类的特点和适用场景，以及掌握 List 的基本操作和最佳实践，读者可以更加高效地使用 Java List 进行开发。

参考资料

《Effective Java》