使用List

约 1230 字大约 4 分钟

2025-07-18

List 是一种基础的集合类型，它代表一个有序列表。List 在内部按照元素的添加顺序存储，并且每个元素都可以通过索引来访问，索引从 0 开始，这与数组类似。

2.1 `List` 与数组的对比

虽然数组和 List 都是有序结构，但数组在添加和删除元素时不够灵活。例如，从数组中删除一个元素需要移动后续元素，而添加元素则需要先移动现有元素以腾出空间。这些操作在数组中实现起来比较麻烦。

因此，在需要频繁增删元素的场景下，ArrayList 是更常用的选择。ArrayList 内部使用数组存储元素，并封装了添加和删除的操作，使得操作 List 类似于操作数组，而无需关心内部元素的移动。

例如，一个 ArrayList 拥有 5 个元素，而内部数组的大小为 6，保留一个空位：

size=5
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ A │ B │ C │ D │ E │   │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┘

当向 ArrayList 的指定索引添加元素时，ArrayList 会自动移动相应元素：

size=5
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ A │ B │   │ C │ D │ E │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┘

然后，将新元素插入到内部数组的指定位置，并将 size 加 1：

size=6
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ A │ B │ F │ C │ D │ E │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┘

如果继续添加元素，且内部数组已满，ArrayList 会创建一个更大的新数组，并将旧数组的所有元素复制到新数组中，然后用新数组取代旧数组：

size=6
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ A │ B │ F │ C │ D │ E │   │   │   │   │   │   │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘

现在，新数组有了空位，可以继续在数组末尾添加元素，同时 size 加 1：

size=7
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ A │ B │ F │ C │ D │ E │ G │   │   │   │   │   │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘

总而言之，ArrayList 内部通过数组实现，并封装了数组的添加和删除操作，实现了动态数组的功能，使得在需要频繁增删元素的场景下，操作更加简便。

2.2 `List` 接口的主要方法

List<E> 接口提供了一系列方法来操作列表中的元素：

方法	描述
`boolean add(E e)`	在列表末尾添加一个元素。
`boolean add(int index, E e)`	在指定索引位置添加一个元素。
`E remove(int index)`	删除指定索引位置的元素。
`boolean remove(Object e)`	删除指定的元素。
`E get(int index)`	获取指定索引位置的元素。
`int size()`	获取列表的大小（包含元素的个数）。

2.3 `ArrayList` 和 `LinkedList` 的比较

ArrayList 和 LinkedList 都实现了 List 接口，但它们的内部实现方式不同。ArrayList 基于数组实现，而 LinkedList 基于链表实现。

	`ArrayList`	`LinkedList`
获取指定元素	速度很快	需要从头开始查找元素
添加元素到末尾	速度很快	速度很快
在指定位置添加/删除	需要移动元素	不需要移动元素
内存占用	少	较大

通常情况下，优先使用 ArrayList。

2.4 `List` 的特点

允许重复元素: List 允许添加重复的元素。
允许 null 值: List 允许添加 null 值。

2.5 创建 `List`

除了使用 ArrayList 和 LinkedList 之外，还可以使用 List 接口提供的 of() 方法快速创建 List：

List<Integer> list = List.of(1, 2, 5);

但是，List.of() 方法不接受 null 值，如果传入 null，会抛出 NullPointerException 异常。

2.6 遍历 `List`

遍历 List 有多种方式：

使用 for 循环和 get(int) 方法: 虽然可以使用 for 循环和 get(int) 方法来遍历 List，但这并不是推荐的方式，因为它在 LinkedList 中效率较低。

使用迭代器 Iterator: 通过迭代器 Iterator 遍历 List 是最高效的方式。

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = List.of("apple", "pear", "banana");
        for (Iterator<String> it = list.iterator(); it.hasNext(); ) {
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        }
    }
}

使用 for each 循环: for each 循环是使用迭代器 Iterator 的语法糖，可以简化代码。

import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = List.of("apple", "pear", "banana");
        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

2.7 `List` 和 `Array` 转换

List 转换为 Array:
- toArray(): 返回 Object[] 数组，会丢失类型信息，实际应用较少。
- toArray(T[]): 传入一个类型相同的数组，List 内部自动把元素复制到传入的数组中。如果传入的数组不够大，那么 List 内部会创建一个新的刚好够大的数组，填充后返回；如果传入的数组比 List 元素还要多，那么填充完元素后，剩下的数组元素一律填充 null。最常用的方式是传入一个“恰好”大小的数组：
```
Integer[] array = list.toArray(new Integer[list.size()]);
```
- toArray(IntFunction<T[]> generator): 更简洁的写法，使用函数式接口。
```
Integer[] array = list.toArray(Integer[]::new);
```
Array 转换为 List:
- List.of(T...): 将数组转换为 List。
- Arrays.asList(T...): 在 JDK 11 之前的版本中使用。

需要注意的是，使用 List.of() 返回的是一个只读 List，不能进行添加或删除操作。

使用List

2.1 List 与数组的对比

2.2 List 接口的主要方法

2.3 ArrayList 和 LinkedList 的比较

2.4 List 的特点

2.5 创建 List

2.6 遍历 List

2.7 List 和 Array 转换