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java list怎么使用方法

admin
后端开发
2025-08-11
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Java List通过add()添加元素，get(index)获取，size()查长度，可用

Java中的List是java.util包下的核心接口之一，用于表示有序、可重复的元素集合，它继承了Collection接口的所有特性，并额外提供了基于索引的精确控制能力，以下是对其使用方法的系统性解析：

核心特征与常见实现类

特性	描述
有序性	元素按插入顺序存储，可通过索引快速访问
允许重复	同一元素可多次出现
允许null值	可以包含`null`元素
动态扩容	多数实现类支持自动扩容（如`ArrayList`）
多种底层结构	不同实现类采用数组/链表/栈等不同数据结构

主流实现类对比表

实现类	底层结构	增删效率	随机访问效率	适用场景
`ArrayList`	动态数组	尾部快头部慢	O(1)	频繁随机访问/少量增删
`LinkedList`	双向链表	任意位置快	O(n)	频繁头尾操作/大数据量插入删除
`Vector`	动态数组	同ArrayList	O(1)	古老线程安全版本（现推荐改用`CopyOnWriteArrayList`）
`CopyOnWriteArrayList`	写时复制数组	写入开销大	O(1)	高并发读多写少场景

核心方法详解（以`ArrayList`为例）

基础操作

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建List实例
        List<String> fruits = new ArrayList<>(); // 钻石操作符简化泛型声明
        // 添加元素
        fruits.add("Apple");          // 尾部追加 → [Apple]
        fruits.add("Banana");         // → [Apple, Banana]
        fruits.add(1, "Orange");      // 指定索引插入 → [Apple, Orange, Banana]
        // 获取元素
        System.out.println("第二个元素: " + fruits.get(1)); // 输出 Orange
        // 修改元素
        fruits.set(0, "Pear");        // 替换索引0元素 → [Pear, Orange, Banana]
        // 删除元素
        fruits.remove(1);             // 删除索引1 → [Pear, Banana]
        fruits.remove("Banana");      // 删除对象 → [Pear]
        // 判断存在性
        boolean hasApple = fruits.contains("Apple"); // false
    }
}

批量操作

方法	功能	示例
`addAll(Collection<? extends E> c)`	追加整个集合	`fruits.addAll(Arrays.asList("Grape", "Melon"))`
`subList(int fromIndex, int toIndex)`	返回指定区间的子视图（原地修改影响源）	`List<String> sub = fruits.subList(0, 2)`
`clear()`	清空列表	`fruits.clear()`

特殊操作技巧

交换元素：需借助临时变量

String temp = fruits.get(i);
fruits.set(i, fruits.get(j));
fruits.set(j, temp);

倒序遍历：结合Collections.reverse()或手动逆序索引

固定大小限制：创建时指定初始容量避免频繁扩容

new ArrayList<>(initialCapacity); // 推荐设置为预期大小的120%

关键实现类的特性差异

`ArrayList` vs `LinkedList`性能测试

操作类型	`ArrayList`耗时	`LinkedList`耗时	原因分析
尾部添加	(最快)	数组尾部直接赋值
头部插入	(最慢)	数组需移动后续所有元素
中间插入	链表只需修改前后指针
根据索引随机访问	(最快)	(最慢)	数组通过CPU缓存预取优化
遍历全部元素	(最快)	链表跳跃式访问无内存局部性

`Vector`的特殊性

历史遗留的线程安全类,所有公共方法均使用synchronized修饰
已过时！现代开发推荐：
- 单线程环境：ArrayList
- 多线程环境：CopyOnWriteArrayList（读多写少）或手动同步Collections.synchronizedList(new ArrayList<>())

高级用法示例

排序与二分查找

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(5, 3, 8, 1));
Collections.sort(numbers); // [1, 3, 5, 8]
int index = Collections.binarySearch(numbers, 5); // 返回2（找到的位置）

自定义比较器排序

List<Student> students = ...; // Student类需实现Comparable或提供Comparator
students.sort((a, b) -> a.getAge() b.getAge()); // 按年龄升序

不可变列表创建

List<String> immutableList = List.of("A", "B", "C"); // Java 9+
// 尝试修改会抛出UnsupportedOperationException
immutableList.add("D"); // Error!

注意事项与最佳实践

避免空指针异常：
- 始终检查size()后再通过索引访问元素
- 使用isEmpty()判断空列表而非size()==0
迭代器安全：
- 结构化修改（遍历时删除/添加）会导致ConcurrentModificationException
- 解决方案：使用Iterator的remove()方法或改用for循环倒序删除
内存优化：
- ArrayList初始容量设为预计大小的120%可减少扩容次数
- 高频插入/删除场景优先考虑LinkedList
线程安全方案选择：
- 读多写少：CopyOnWriteArrayList（内部使用写时复制机制）
- 写多读少：Collections.synchronizedList(new ArrayList<>())+合理锁粒度