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Java 中遍历列表（Iterate Over List）全解析

简介

在 Java 编程中，遍历列表（List）是一项极为常见的操作。无论是对列表中的元素进行读取、修改、删除，还是执行其他逻辑，都需要掌握有效的遍历方法。本文将深入探讨 Java 中遍历列表的基础概念、多种使用方法、常见实践场景以及最佳实践建议，帮助你在实际编程中更加高效地处理列表数据。

目录

  1. 基础概念
  2. 使用方法
    • 传统 for 循环
    • 增强 for 循环（foreach）
    • Iterator 迭代器
    • ListIterator 双向迭代器
    • Java 8 流（Stream）
  3. 常见实践
    • 读取元素
    • 修改元素
    • 删除元素
  4. 最佳实践
    • 性能考量
    • 代码可读性和维护性
  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，它代表一个有序的元素序列，允许重复元素。遍历列表就是按照一定的顺序依次访问列表中的每个元素。不同的遍历方式适用于不同的场景，了解它们的特点和使用方法可以提高代码的效率和可读性。

使用方法

传统 for 循环

传统的 for 循环通过索引来遍历列表。这种方式适用于需要精确控制遍历位置或者需要对列表进行随机访问的场景。

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

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

        for (int i = 0; i < fruits.size(); i++) {
            String fruit = fruits.get(i);
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

增强 for 循环（foreach）

增强 for 循环（foreach）是 Java 5 引入的语法糖，它简化了遍历集合和数组的操作。它适用于只需要顺序访问元素，而不需要访问索引的场景。

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

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

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

Iterator 迭代器

Iterator 是 Java 集合框架中用于遍历集合的接口。它提供了一种统一的方式来遍历不同类型的集合。通过 Iterator，可以在遍历过程中删除元素。

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

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

        Iterator<String> iterator = fruits.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String fruit = iterator.next();
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

ListIterator 双向迭代器

ListIterator 是 Iterator 的子接口，专门用于 List 类型的集合。它不仅可以向前遍历，还可以向后遍历，并且可以在遍历过程中添加、修改和删除元素。

import java.util.ArrayList;
import java.util.ListIterator;

public class ListIteratorExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> fruits = new ArrayList<>();
        fruits.add("Apple");
        fruits.add("Banana");
        fruits.add("Cherry");

        ListIterator<String> listIterator = fruits.listIterator();
        while (listIterator.hasNext()) {
            String fruit = listIterator.next();
            System.out.println(fruit);
        }

        // 反向遍历
        while (listIterator.hasPrevious()) {
            String fruit = listIterator.previous();
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

Java 8 流（Stream）

Java 8 引入的流（Stream）API 提供了一种函数式编程风格的方式来处理集合。它可以进行并行处理，提高处理大数据集的效率。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

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

        fruits.stream()
              .forEach(System.out::println);

        // 过滤并收集结果
        List<String> filteredFruits = fruits.stream()
                                          .filter(fruit -> fruit.startsWith("A"))
                                          .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(filteredFruits);
    }
}

常见实践

读取元素

读取元素是遍历列表最常见的操作之一。上述所有遍历方法都可以用于读取元素，具体选择哪种方法取决于代码的上下文和需求。

修改元素

传统 for 循环和 ListIterator 适合修改元素。使用传统 for 循环时，可以通过索引直接修改列表中的元素；使用 ListIterator 时，可以使用 set 方法修改当前元素。

import java.util.ArrayList;
import java.util.ListIterator;

public class ModifyElementExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> fruits = new ArrayList<>();
        fruits.add("Apple");
        fruits.add("Banana");
        fruits.add("Cherry");

        // 使用传统 for 循环修改元素
        for (int i = 0; i < fruits.size(); i++) {
            fruits.set(i, fruits.get(i).toUpperCase());
        }
        System.out.println(fruits);

        // 使用 ListIterator 修改元素
        ListIterator<String> listIterator = fruits.listIterator();
        while (listIterator.hasNext()) {
            String fruit = listIterator.next();
            listIterator.set(fruit.toLowerCase());
        }
        System.out.println(fruits);
    }
}

删除元素

在遍历列表时删除元素需要特别小心，因为直接使用增强 for 循环或普通 for 循环删除元素会导致 ConcurrentModificationException。推荐使用 Iterator 或 ListIterator 的 remove 方法来删除元素。

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

public class RemoveElementExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> fruits = new ArrayList<>();
        fruits.add("Apple");
        fruits.add("Banana");
        fruits.add("Cherry");

        // 使用 Iterator 删除元素
        Iterator<String> iterator = fruits.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String fruit = iterator.next();
            if (fruit.equals("Banana")) {
                iterator.remove();
            }
        }
        System.out.println(fruits);
    }
}

最佳实践

性能考量

  • 传统 for 循环：适用于需要随机访问元素或者对性能要求极高的场景，因为它通过索引直接访问元素，效率较高。
  • 增强 for 循环：适用于简单的顺序遍历，代码简洁，但不适用于需要访问索引或删除元素的场景。
  • Iterator 和 ListIterator：适用于需要在遍历过程中删除或添加元素的场景，并且 ListIterator 支持双向遍历。
  • 流（Stream）：适用于大数据集的并行处理和函数式编程风格的操作，但在处理小数据集时可能会有性能开销。

代码可读性和维护性

选择遍历方式时，要考虑代码的可读性和维护性。增强 for 循环和流（Stream）通常使代码更简洁易读，适合简单的遍历操作；而传统 for 循环和迭代器适用于需要更复杂逻辑的场景。

小结

本文详细介绍了 Java 中遍历列表的多种方法，包括传统 for 循环、增强 for 循环、Iterator、ListIterator 和 Java 8 流（Stream）。每种方法都有其适用场景，在实际编程中，需要根据具体需求选择最合适的遍历方式，以确保代码的性能、可读性和维护性。

参考资料