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Java集合中的List超详细讲解

作者:小手追梦

本文详细介绍了Java集合框架中的List接口,包括其在集合中的位置、继承体系、常用操作和代码示例,以及不同实现类(如ArrayList、LinkedList和Vector)的底层原理和应用场景,感兴趣的朋友一起看看吧

List是Java集合框架中一个非常重要的接口,它代表了一个有序的集合,允许元素重复,并且可以按照插入的顺序进行访问。

我们先来看看List在集合中的位置:

List是单列集合接口Collection下的一个分支,另两个分支是SetQueue,三者的区别:

一,List的继承体系

List接口继承自Collection接口,位于java.util包中。

List是有序集合的抽象表示,Java发展至今,List体系已经非常庞杂。

从上图看出,JDK中,直接或间接继承List接口的有80个类。当然,我们无需一一学习,通过三个常用的实现类的学习掌握原理即可:ArrayList、LinkedList和Vector。

二,List的常用操作及代码示例

1,创建List实例

import java.util.*;
public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> arrayList = new ArrayList<>(); // 创建ArrayList实例
        List<String> linkedList = new LinkedList<>(); // 创建LinkedList实例
    }
}

2,增加元素

arrayList.add("Apple");
linkedList.add(0, "Banana"); // 在首位插入

3,访问元素

System.out.println(arrayList.get(0));
for (String fruit : arrayList) {
    System.out.println(fruit);
}

4,修改元素

arrayList.set(0, "Orange");

5,删除元素

arrayList.remove(0);
arrayList.remove("Orange");

6,判断与查找

boolean hasApple = arrayList.contains("Apple");
int index = arrayList.indexOf("Apple");
int index = arrayList.lastIndexOf("Apple");

7,大小与清空

int size = arrayList.size();
arrayList.clear();

8,List集合的遍历

Java List 接口提供了多种方式来遍历其中的元素,以下是三种常见的遍历方式,每种方式都有相应的代码示例。

① 使用 for-each 循环

这是最简洁也是最常用的遍历方式,适用于Java 5及以后的版本。通过for-each循环,可以直接遍历List中的每个元素,而无需手动管理索引。

代码示例

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ListTraversal {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> fruits = new ArrayList<>();
        fruits.add("Apple");
        fruits.add("Banana");
        fruits.add("Cherry");
        // 使用for-each循环遍历
        for (String fruit : fruits) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

并发修改异常ConcurrentModificationException

**注意,**使用for循环时,有可能会出现并发修改异常ConcurrentModificationException,如下面的例子,假设你有一个任务是遍历一个List,检查其中的元素,如果满足某个条件,就从List中删除该元素。

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C", "D"));
for (String item : list) {
    if ("B".equals(item)) {
        list.remove(item); // 这里会抛出ConcurrentModificationException
    }
}

Java集合框架中的许多类,如ArrayListLinkedList,为了检测到并发修改,使用了所谓的“快速失败”机制:

据此分析,上面的代码示例之所以会报错,是因为:

并发修改异常的解决办法

①使用迭代器的remove方法

正确的做法是在迭代过程中使用迭代器的remove方法来删除元素,因为迭代器的remove方法会在删除元素后同时更新内部的修改计数,以保持一致性。

Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    String item = iterator.next();
    if ("B".equals(item)) {
        iterator.remove(); // 正确的删除方式
    }
}

② 使用CopyOnWriteArrayList

对于多线程环境下的并发修改问题,可以考虑使用CopyOnWriteArrayList。这是一种线程安全的List实现,它通过在每次修改时创建集合的副本来避免并发修改异常,适合读多写少的场景。

List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C", "D"));
list.removeIf("B"::equals); // 线程安全的删除操作

② 使用迭代器 Iterator

迭代器是一种更通用的遍历集合的方法,适用于所有实现了Iterable接口的集合,包括List。通过调用List的iterator()方法获取Iterator对象,然后使用hasNext()next()方法进行遍历。

代码示例

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class ListTraversal {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> fruits = new ArrayList<>();
        fruits.add("Apple");
        fruits.add("Banana");
        fruits.add("Cherry");
        // 使用迭代器遍历
        Iterator<String> iterator = fruits.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String fruit = iterator.next();
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

③ 使用Java 8的Stream API

从Java 8开始,可以使用Stream API来遍历和处理集合中的元素,这种方式更加灵活,支持函数式编程风格。

代码示例

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ListTraversal {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> fruits = new ArrayList<>();
        fruits.add("Apple");
        fruits.add("Banana");
        fruits.add("Cherry");
        // 使用Stream API遍历
        fruits.stream().forEach(System.out::println);
    }
}

④ 总结

9,List集合的排序

在Java中,对List集合中的元素进行排序可以通过多种方式实现,主要依赖于java.util.Collections类和List接口本身提供的排序方法。下面我将介绍几种常见的排序方法,并提供相应的代码示例。

① 使用Collections.sort()方法

这是最直接的方式,适用于实现了Comparable接口的元素列表,进行自然排序。

代码示例(自然排序):

import java.util.*;
class Person implements Comparable<Person> {
    String name;
    int age;
    Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public int compareTo(Person other) {
        return Integer.compare(this.age, other.age); // 按年龄排序
    }
    @Override
    public String toString() {
        return name + " " + age;
    }
}
public class SortListExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Person> people = new ArrayList<>();
        people.add(new Person("Tom", 25));
        people.add(new Person("Jerry", 20));
        people.add(new Person("Bob", 30));
        Collections.sort(people);
        for (Person person : people) {
            System.out.println(person);
        }
    }
}

②使用Collections.sort()方法和自定义Comparator

如果列表中的元素没有实现Comparable接口,或者你想根据不同的规则进行排序,可以提供一个Comparator

代码示例(自定义比较器排序):

import java.util.*;
public class SortListExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
        Collections.sort(names, new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String s1, String s2) {
                return s2.compareTo(s1); // 倒序排序
            }
        });
        names.forEach(System.out::println); // 输出:Charlie, Bob, Alice
    }
}

③使用List自带的sort()方法

从Java 8开始,List接口直接提供了sort()方法,它同样接受Comparator来控制排序逻辑。

代码示例

import java.util.*;
public class SortListExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 1, 4, 1, 5, 9);
        numbers.sort(Integer::compareTo); // 自然排序
        System.out.println(numbers); // 输出:[1, 1, 3, 4, 5, 9]
        numbers.sort(Collections.reverseOrder()); // 倒序排序
        System.out.println(numbers); // 输出:[9, 5, 4, 3, 1, 1]
    }
}

④小结

三,不同List实现的底层原理及区别

ArrayList

LinkedList

Vector

通过上述内容,我们不仅了解了List接口的继承体系、常用操作,还深入探讨了ArrayList、LinkedList和Vector这三种常见实现的底层原理及其应用场景。掌握这些知识,将有助于在实际开发中更加高效、灵活地使用List集合。

到此这篇关于Java集合中的List超详细讲解的文章就介绍到这了,更多相关java集合list内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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