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在 Java 中声明 List：从基础到最佳实践

简介

在 Java 编程中，List 是一种非常重要的数据结构，它是 Collection 接口的子接口。List 允许存储有序的元素，并且可以包含重复元素。了解如何正确声明和使用 List 对于编写高效、灵活的 Java 代码至关重要。本文将深入探讨在 Java 中声明 List 的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。

目录

  1. 基础概念
  2. 使用方法
    • 声明一个空的 List
    • 声明并初始化 List
    • 使用泛型声明 List
  3. 常见实践
    • 添加元素到 List
    • 访问 List 中的元素
    • 修改 List 中的元素
    • 删除 List 中的元素
  4. 最佳实践
    • 使用合适的实现类
    • 避免原始类型的 List
    • 对不可变数据使用不可变 List
  5. 小结
  6. 参考资料

基础概念

List 是 Java 集合框架中的一个接口，它继承自 Collection 接口。与其他集合类型（如 Set，Map）不同，List 具有以下特点： - 有序性：List 中的元素按照它们被添加的顺序存储，这意味着可以通过索引来访问元素。 - 可重复性：List 允许包含重复的元素。

Java 提供了多个实现 List 接口的类，如 ArrayList，LinkedList，Vector 等。每个实现类都有其独特的性能特点和适用场景。

使用方法

声明一个空的 List

在 Java 中，可以使用 List 接口来声明一个 List 变量，但需要使用具体的实现类来实例化它。以下是声明一个空的 ArrayList 的示例：

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

public class ListDeclarationExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 声明一个空的 List，使用 ArrayList 实现
        List<String> myList = new ArrayList<>();
    }
}

在上述代码中，我们声明了一个类型为 String 的 List，并使用 ArrayList 来实例化它。尖括号 <> 中的类型参数指定了 List 中可以存储的元素类型。

声明并初始化 List

可以在声明 List 的同时初始化它，有多种方式可以做到这一点。

使用 Arrays.asList() 方法：

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

public class ListInitializationExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用 Arrays.asList() 方法初始化 List
        List<String> myList = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");
    }
}

Arrays.asList() 方法返回一个固定大小的 List，不能对其进行添加或删除元素的操作，否则会抛出 UnsupportedOperationException。

使用 Java 9 的 List.of() 方法（Java 9 及以上版本）：

import java.util.List;

public class ListInitializationJava9Example {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用 Java 9 的 List.of() 方法初始化 List
        List<String> myList = List.of("apple", "banana", "cherry");
    }
}

List.of() 方法创建的是一个不可变的 List，一旦创建，不能修改其内容。

使用泛型声明 List

泛型允许在声明 List 时指定其存储元素的类型，这有助于提高代码的类型安全性。例如：

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

public class GenericListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 声明一个只能存储 Integer 类型的 List
        List<Integer> numberList = new ArrayList<>();
        numberList.add(1);
        numberList.add(2);
        // 以下代码会编译错误，因为只能存储 Integer 类型
        // numberList.add("three"); 
    }
}

在上述代码中，List<Integer> 表示该 List 只能存储 Integer 类型的元素。

常见实践

添加元素到 List

可以使用 add() 方法将元素添加到 List 中。例如：

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

public class AddElementExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> myList = new ArrayList<>();
        myList.add("apple");
        myList.add("banana");
        myList.add(1, "cherry"); // 在索引 1 处插入元素
        System.out.println(myList);
    }
}

上述代码中，add("apple") 将 "apple" 添加到 List 的末尾，add(1, "cherry") 将 "cherry" 插入到索引 1 的位置。

访问 List 中的元素

可以使用 get() 方法通过索引访问 List 中的元素。例如：

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

public class AccessElementExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> myList = new ArrayList<>();
        myList.add("apple");
        myList.add("banana");
        myList.add("cherry");
        String element = myList.get(1);
        System.out.println(element); // 输出 "banana"
    }
}

修改 List 中的元素

使用 set() 方法可以修改 List 中指定索引处的元素。例如：

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

public class ModifyElementExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> myList = new ArrayList<>();
        myList.add("apple");
        myList.add("banana");
        myList.add("cherry");
        myList.set(1, "kiwi");
        System.out.println(myList);
    }
}

上述代码将索引 1 处的元素从 "banana" 修改为 "kiwi"。

删除 List 中的元素

可以使用 remove() 方法删除 List 中的元素。有两种重载形式：

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

public class RemoveElementExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> myList = new ArrayList<>();
        myList.add("apple");
        myList.add("banana");
        myList.add("cherry");
        myList.remove("banana"); // 删除指定元素
        myList.remove(1); // 删除指定索引处的元素
        System.out.println(myList);
    }
}

最佳实践

使用合适的实现类

根据实际需求选择合适的 List 实现类。例如： - ArrayList：适用于需要频繁随机访问元素的场景，因为它基于数组实现，访问速度快。但插入和删除操作在中间位置时效率较低。 - LinkedList：适用于需要频繁进行插入和删除操作的场景，因为它基于链表实现，插入和删除操作效率高，但随机访问速度较慢。 - Vector：线程安全的 List 实现，但由于同步机制，性能相对较低，在多线程环境中，如果性能要求不高且需要线程安全，可以使用 Vector。

避免原始类型的 List

原始类型的 List 不指定元素类型，容易导致类型转换错误。例如：

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

public class RawListExample {
    public static void main(String[] args) {
        List myList = new ArrayList();
        myList.add("apple");
        myList.add(1); // 可以添加不同类型的元素
        String element = (String) myList.get(1); // 运行时会抛出 ClassCastException
    }
}

使用泛型可以避免这种错误，提高代码的类型安全性。

对不可变数据使用不可变 List

如果数据在创建后不需要修改，使用不可变的 List 可以提高代码的安全性和性能。例如使用 Java 9 的 List.of() 方法创建的 List 就是不可变的。

小结

在 Java 中声明和使用 List 是一项基本技能。了解 List 的基础概念、正确的声明和初始化方式、常见操作以及最佳实践，能够帮助开发者编写更高效、更安全的代码。选择合适的 List 实现类和遵循最佳实践原则，将有助于提升程序的性能和可维护性。

参考资料