从零开始学Java之List集合有哪些特性？——List集合

来源：千锋教育

发布人：lxl

时间： 2023-05-24 10:56:57

　　一. List集合简介

　　概述

　　List本身是一个接口，该接口继承自Collection接口，它有两个常用的实现子类ArrayList和LinkedList。从功能特性上来看，List是有序、可重复的单列集合，集合中的每个元素都有对应的顺序索引，我们可以通过该索引来访问指定位置上的集合元素。默认情况下，List会按元素的添加顺序给元素设置索引，第一个添加到List集合中的元素索引为0，第二个为1，后面依此类推。所以List的行为和数组几乎完全相同，它们都是有序的存储结构。另外List集合中允许有重复的元素，甚至可以有多个null值。

　　但是如果我们是使用数组来添加和删除元素，就会非常的不方便。比如从一个已有的数组{'A', 'B', 'C', 'D', 'E'}中删除索引为2的元素，这个“删除”操作实际上是把'C'后面的元素依次往前挪一个位置;而“添加”操作实际上是把指定位置以后的元素依次向后挪一个位置，腾出位置给新加入的元素。针对这两种操作，使用数组实现起来都会非常麻2. 类关系

　　我们来看看List接口的类关系，如下图所示：烦。所以在实际应用中，我们增删元素时，一般都是使用有序列表(如ArrayList)，而不是使用数组。

　　类关系

　　我们来看看List接口的类关系，如下图所示：

　　从这个类关系中我们可以看到，List接口继承了Collection接口，并且有ArrayList、LinkedList、Vector等子类，其中Vector现在已经不太常用了，所以我们重点掌握ArrayList和LinkedList就行。

　　3. 常用API方法

　　在List接口中定义了子类的一些通用方法，如下所示：

　　● boolean add(E e)：在集合末尾添加一个数据元素;

　　● boolean add(int index, E e)：在集合的指定索引出添加一个数据元素;

　　● E remove(int index)：删除集合中指定索引的元素;

　　● boolean remove(Object e)：删除集合中的某个元素;

　　● E get(int index)：获取集合中指定索引出的元素;

　　● int size()：获取集合的大小(包含元素的个数)。

　　以上这些方法，就是我们在开发时比较常用的几个方法，大家需要记住哦。

　　4. List对象创建方式

　　List作为一个接口，我们通常不能直接new List来创建其对象，在Java中给我们提供了如下两种创建List对象的方式：

　　● 通过多态方式创建：new List的某个子类，比如new ArrayList()等;

　　● 通过List.of()方法创建：of()方法可以根据给定的数据元素快速创建出List对象，但该方法不接受null值，如果传入null会抛出NullPointerException异常。

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

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建List对象方式一：
        List<String> list1=new ArrayList<>();
        
        List<String> list2=new LinkedList<>();
        
        //创建List对象方式二：
        List<Integer> list3 = List.of(1,3,5,7,9);

        //该方式不能传入null参数，否则会产生NullPointerException异常
        //List<Integer> list4 = List.of(1,3,5,7,9,null);
    }
}

　　List集合遍历方式

　　很多时候，我们都会对集合进行遍历操作，也就是要把集合中的每个元素挨个的取出来，以下是几种常用的集合遍历方式：

　　● 普通for循环配合get(索引值)方法进行遍历：这种遍历方式实现起来代码较为复杂，且get(int)取值方法只对ArrayList比较高效，但对LinkedList效率较低，索引越大时访问速度越慢。

　　● 增强for循环进行遍历：我们也可以使用增强for循环进行遍历，该方式比普通for循环实现起来更为简洁。

　　● 使用Iterator迭代器进行集合遍历：不同的List对象调用iterator()方法时，会返回不同实现的Iterator对象，该Iterator对象对集合总是具有最高的访问效率。

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

public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //List遍历方式一，普通for循环：
        List<String> list = List.of("java", "大数据", "壹壹哥");
        for(int i=0;i<list.size();i++) {
            System.out.println("遍历方式一，值="+list.get(i));
        }
        
        //List遍历方式二，迭代器：
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            //取出下一个值
            String value = it.next();
            System.out.println("遍历方式二，值="+value);
        }

        //List遍历方式三，增强for循环：内部会自动使用Iterator
        for(String item:list) {
            System.out.println("遍历方式三，item="+item);
        }
    }
}

　　上面提到的Iterator对象，有两个常用方法，如下所示：

　　● boolean hasNext()：该方法用于判断集合中是否还有下一个元素;

　　● E next()：该方法用于返回集合的下一个元素。

　　虽然使用Iterator遍历List集合的代码，看起来比使用索引较复杂，但Iterator遍历List集合的效率却是最高效的方式。

　　另外只要是实现了Iterable接口的集合类，我们都可以直接使用for each增强循环来遍历。在增强for循环中，Java编译器会自动把for each循环变成基于Iterator方式的遍历方式。

　　6. List与数组的转换方式

　　其实List与Array数组在很多地方都是比较相似的，比如都可以根据索引对数据元素进行遍历取值等操作。因为存在着这种相似之处，所以在List和数组之间是可以互相转换的，即List集合可以转成数组，数组也可以转成List集合。

　　6.1 List转数组

　　一般情况下，List转数组有如下几种方式：

　　● toArray()方法：该方法会返回一个Object[]数组，但该方法会丢失类型信息，在实际开发时较少使用;

　　● toArray(T[])方法：传入一个与集合的数据元素类型相同的Array，List会自动把元素复制到传入的Array中;

　　● T[] toArray(IntFunction<t[]> generator)方法：函数式写法，这是Java中的新特性，后面壹哥会单独讲解。

import java.util.List;

/**
 * @author Sun
 */
public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = List.of("java", "大数据", "壹壹哥");
        
        // List转数组方式一：返回一个Object[]数组
        Object[] array = list.toArray();
        for (Object val : array) {
            System.out.println("方式一，value="+val);
        }
        
        // List转数组方式二，给toArray(T[])传入与数组元素类型相同的Array，如果数组类型与集合数据元素类型不匹配则会产生如下异常：
        // java.lang.ArrayStoreException: arraycopy: element type mismatch: 
        //can not cast one of the elements of java.lang.Object[] to the type of the destination array, java.lang.Integer
        String[] array2 = list.toArray(new String[list.size()]);
        for (String val : array2) {
            System.out.println("方式二，value="+val);
        }
        
        // List转数组方式三：返回一个String[]数组
        String[] array3 = list.toArray(String[]::new);
        for (String val : array3) {
            System.out.println("方式二，value="+val);
        }
    }
}

　　在本案例中，第一种实现方式是调用toArray()方法直接返回一个Object[]数组，但这种方法会丢失类型信息，所以开发是很少使用。

　　第二种方式要给toArray(T[])方法传入一个与集合数据元素类型相同的Array，List内部会自动把元素复制到传入的Array数组中。如果Array类型与集合的数据元素类型不匹配，就会产生”java.lang.ArrayStoreException: arraycopy: element type mismatch: can not cast one of the elements of java.lang.Object[] to the type of the destination array......“异常。

　　第三种方式是通过List接口定义的T[] toArray(IntFunction<t[]> generator)方法，这是一种函数式写法，壹哥以后再单独给大家讲解。

　　6.2 数组转List

　　反过来，数组也可以转为List集合，一般的方式如下：

　　● List.of(T...)方法：该方法会返回一个只读的List集合，如果我们对只读List调用add()、remove()方法会抛出UnsupportedOperationException异常。其中的T是泛型参数，代表要转成List集合的数组;

　　● Arrays.asList(T...)方法：该方法也会返回一个List集合，但它返回的List不一定就是ArrayList或者LinkedList，因为List只是一个接口。

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * @author Sun
 */
public class Demo04 {
    public static void main(String[] args) {
        // 数组转List的方式一：List.of()返回一个只读的集合，不能进行add/remove等修改操作。
        List<Integer> values = List.of(1,8,222,10,5);
        for (Integer val : values) {
            System.out.println("方式一，value="+val);
            
            //该集合是一种只读的集合，不能在遍历时进行增删改等更新操作，只能进行读取操作，
            //否则会产生java.lang.UnsupportedOperationException异常
            //values.remove(0);
        }
        
        // 数组转List的方式二：Arrays.asList()返回一个只读的集合，不能进行add/remove等修改操作。
        List<String> items = Arrays.asList("java","壹壹哥","元宇宙");
        for (String item : items) {
            System.out.println("方式二，value="+item);
            
            //不可以进行增删改操作
            //items.add("sss");
            //items.remove(0);
        }
    }
}