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:
- 元素有序,可通过索引访问。
- 允许存储重复的元素。
- 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
-
for-each 循环:
for (String item : list) {System.out.println(item); }
-
Iterator:
Iterator<String> iterator = list.iterator(); while (iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.next()); }
-
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
-
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。
-
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。
-
线程安全的 List 实现有哪些?
Vector
CopyOnWriteArrayList
-
如何避免 ConcurrentModificationException?
- 使用
Iterator
的remove
方法。 - 使用线程安全的集合如
CopyOnWriteArrayList
。
- 使用
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!
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