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Java List 集合详解:基础用法、常见实现类与高频面试题解析

正文

在 Java 集合框架中,List 是一个非常重要的接口,广泛用于存储有序的元素集合。本文将带你深入了解 List 接口的基本用法、常见实现类及其扩展,同时通过实际代码示例帮助你快速掌握这些知识。


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1. 什么是 List?

List 是 Java 集合框架中的一个接口,它继承了 Collection 接口,用于存储一组有序的元素。与普通数组相比,List 提供了动态调整大小和丰富操作方法的功能。

特点

  1. 元素有序,可通过索引访问。
  2. 允许存储重复的元素。
  3. 可以存储 null 值。

常用实现类

  • ArrayList
  • LinkedList
  • Vector
  • CopyOnWriteArrayList(线程安全)

2. List 的基本操作

以下是 List 接口的一些常用方法:

方法描述
add(E e)在列表末尾添加元素
add(int index, E e)在指定位置插入元素
get(int index)根据索引获取元素
set(int index, E e)修改指定索引的元素
remove(int index)移除指定索引的元素
size()返回列表中元素的数量
contains(Object o)判断列表是否包含指定元素
indexOf(Object o)返回元素的首次出现索引
isEmpty()判断列表是否为空

代码示例

import java.util.*;public class ListDemo {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();// 添加元素list.add("Java");list.add("Python");list.add("C++");// 插入元素list.add(1, "JavaScript");// 获取元素System.out.println("元素:" + list.get(1));// 修改元素list.set(2, "C#");// 删除元素list.remove(3);// 遍历列表for (String item : list) {System.out.println(item);}}
}

3. 常用的 List 实现类

3.1 ArrayList

ArrayList 是基于动态数组实现的列表,适合频繁查询的场景。

特点

  • 随机访问效率高。
  • 插入或删除时可能需要移动大量元素。
  • 非线程安全。

代码示例

import java.util.ArrayList;public class ArrayListExample {public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();numbers.add(1);numbers.add(2);numbers.add(3);System.out.println("ArrayList: " + numbers);}
}

3.2 LinkedList

LinkedList 是基于双向链表实现的列表,适合频繁插入和删除的场景。

特点

  • 查询效率较低,需要从头开始遍历。
  • 插入和删除效率高。
  • 可以用作队列(Queue)或双端队列(Deque)。

代码示例

import java.util.LinkedList;public class LinkedListExample {public static void main(String[] args) {LinkedList<String> queue = new LinkedList<>();queue.add("Alice");queue.add("Bob");queue.add("Charlie");System.out.println("LinkedList: " + queue);// 模拟队列操作System.out.println("Poll: " + queue.poll());  // 移除并返回队首元素}
}

3.3 Vector

Vector 是线程安全的动态数组,适合多线程场景。

特点

  • 每个方法都使用了同步机制。
  • 性能比 ArrayList 较低,但线程安全。

代码示例

import java.util.Vector;public class VectorExample {public static void main(String[] args) {Vector<String> vector = new Vector<>();vector.add("Apple");vector.add("Banana");vector.add("Cherry");System.out.println("Vector: " + vector);}
}

3.4 CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList 是线程安全的 ArrayList 实现,适合多线程且读多写少的场景。

特点

  • 每次修改时都会复制底层数组。
  • 读操作不需要锁,性能高。
  • 写操作的性能较低。

代码示例

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;public class CopyOnWriteArrayListExample {public static void main(String[] args) {CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();list.add("Thread-safe");list.add("Example");System.out.println("CopyOnWriteArrayList: " + list);}
}

4. List 的扩展用法

4.1 排序操作

Collections.sort 方法可以对列表进行排序:

代码示例

import java.util.*;public class SortExample {public static void main(String[] args) {List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 3, 8, 1);Collections.sort(numbers);System.out.println("排序后: " + numbers);}
}

4.2 遍历方式

  1. for-each 循环

    for (String item : list) {System.out.println(item);
    }
    
  2. Iterator

    Iterator<String> iterator = list.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.next());
    }
    
  3. Stream API

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

4.3 Stream 和 Lambda 表达式

利用 Stream 可以方便地对列表进行操作:

代码示例

import java.util.*;public class StreamExample {public static void main(String[] args) {List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");names.stream().filter(name -> name.startsWith("A")).forEach(System.out::println);}
}

5. 面试中关于 List 的高频问题

  1. ArrayList 和 LinkedList 的区别

    • ArrayList 基于数组,查询快,插入和删除慢。
    • LinkedList 基于链表,插入和删除快,查询慢。
  2. Vector 和 ArrayList 的区别

    • Vector 是线程安全的,ArrayList 是非线程安全的。
    • Vector 性能相对较低。
  3. 线程安全的 List 实现有哪些?

    • Vector
    • CopyOnWriteArrayList
  4. 如何避免 ConcurrentModificationException?

    • 使用 Iteratorremove 方法。
    • 使用线程安全的集合如 CopyOnWriteArrayList

6. 总结

List 是 Java 集合框架中非常重要的一部分,其各种实现类在不同的场景下各有优势。掌握 List 的基本用法和实现类的特性,不仅有助于日常开发,还能应对 Java 面试中的高频考察。

希望本文对你理解 List 及其常用扩展有所帮助!

http://www.lryc.cn/news/515770.html

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