Java 中 List 与 ArrayList 的深入剖析

简介

在 Java 编程里，List 和 ArrayList 是极为常用的数据结构，它们在存储和管理数据方面发挥着重要作用。不过，很多初学者甚至有一定经验的开发者，都可能对二者的区别和适用场景感到困惑。本文将深入探讨 List 和 ArrayList 的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，助力读者透彻理解并高效运用它们。

基础概念

List 接口

List 是 Java 集合框架中的一个接口，它继承自 Collection 接口。List 接口代表一个有序的元素列表，允许存储重复的元素。它定义了一系列操作列表的方法，如添加、删除、访问元素等。常见的 List 实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。

ArrayList 类

ArrayList 是 List 接口的一个具体实现类，它使用动态数组来存储元素。与传统数组不同，ArrayList 可以根据需要自动调整大小。当元素数量超过数组容量时，ArrayList 会创建一个更大的数组，并将原数组中的元素复制到新数组中。

使用方法

创建 List 和 ArrayList 对象

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

public class ListVsArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 ArrayList 对象
        ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<>();

        // 使用 List 接口引用创建一个 ArrayList 对象
        List<String> list = new ArrayList<>();
    }
}

添加元素

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

public class ListVsArrayListExample {
    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");
    }
}

访问元素

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

public class ListVsArrayListExample {
    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);
    }
}

删除元素

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

public class ListVsArrayListExample {
    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");
    }
}

常见实践

遍历 List 和 ArrayList

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

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

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

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

排序操作

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

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

        // 对列表进行排序
        Collections.sort(list);

        for (String fruit : list) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

最佳实践

何时使用 List

当你希望代码具有更高的灵活性和可扩展性时，使用 List 接口。这样可以在需要时轻松切换不同的 List 实现类。
当你编写通用的方法，需要接受不同类型的 List 作为参数时，使用 List 接口。

何时使用 ArrayList

当你需要频繁随机访问元素时，ArrayList 是一个不错的选择，因为它支持通过索引快速访问元素。
当你不需要频繁插入和删除元素，而更注重元素的存储和读取时，ArrayList 比较合适。

小结

本文详细介绍了 Java 中 List 接口和 ArrayList 类的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。List 是一个通用的接口，提供了操作列表的基本方法；而 ArrayList 是 List 接口的具体实现，使用动态数组存储元素。在实际开发中，应根据具体需求选择合适的类型。如果需要灵活性和可扩展性，可使用 List 接口；如果需要频繁随机访问元素，可选择 ArrayList。

参考资料

《Effective Java》，作者：Joshua Bloch