一文带你详细了解Java的List集合

一、集合与 List 概述

在 Java 编程中，集合框架提供了一种方便、高效的方式来管理对象组。集合类位于 java.util 包下，而 List 是其中一个重要的接口，继承自 Collection 接口，它允许存储有序（元素存入顺序和取出顺序一致）、可重复的元素集合。

二、List 的常用实现类

ArrayList

• 底层数据结构：基于动态数组实现。数组有初始容量（默认为 10），当元素数量超过容量时，会自动扩容（约 1.5 倍）。
• 特点：随机访问效率高，通过索引访问元素时间复杂度为 ，但在中间插入或删除元素相对低效，因为需要移动后续元素，时间复杂度为 。例如：

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

public class ArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> arrayList = new ArrayList<>();
        // 添加元素
        arrayList.add("Apple");
        arrayList.add("Banana");
        arrayList.add("Cherry");
        // 访问元素，索引从 0 开始
        System.out.println(arrayList.get(1)); // 输出 Banana
        // 修改元素
        arrayList.set(2, "Durian");
        // 遍历 ArrayList
        for (String fruit : arrayList) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

LinkedList

• 底层数据结构：采用双向链表实现，每个节点包含数据、前驱指针和后继指针。
• 特点：适合频繁在列表中间插入和删除操作，只需修改节点指针指向，时间复杂度为 ，但随机访问性能差，通过索引获取元素需从头或尾节点开始遍历链表，时间复杂度为 。示例代码：

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

public class LinkedListExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> linkedList = new LinkedList<>();
        linkedList.add("Red");
        linkedList.add("Green");
        linkedList.add("Blue");
        // 在头部插入元素
        ((LinkedList<String>) linkedList).addFirst("Yellow");
        // 在尾部插入元素
        ((LinkedList<String>) linkedList).addLast("Purple");
        // 遍历 LinkedList
        for (String color : linkedList) {
            System.out.println(color);
        }
    }
}

Vector

底层数据结构：类似 ArrayList，也是基于数组实现，但它是线程安全的（方法大多用 synchronized 修饰），而 ArrayList 是非线程安全的。不过在多线程并发访问不频繁场景，因同步开销，性能不如 ArrayList。示例：

import java.util.Vector;

public class VectorExample {
    public static void main(String[] args) {
        Vector<Integer> vector = new Vector<>();
        vector.add(1);
        vector.add(2);
        vector.add(3);
        // 遍历 Vector
        for (int num : vector) {
            System.out.println(num);
        }
    }
}

三、List 的通用操作方法

添加元素

• add(E element)：在列表末尾添加指定元素，E 是元素类型。例如 list.add("newItem");。
• add(int index, E element)：在指定索引位置插入元素，索引之后元素依次后移。

访问元素：get(int index) 返回列表中指定索引处的元素，注意索引不能越界（小于 0 或大于等于列表大小），否则抛出 IndexOutOfBoundsException。

修改元素：set(int index, E element) 用指定元素替换列表指定索引位置的原有元素，并返回被替换的旧元素。

删除元素

• remove(int index)：移除列表指定索引处的元素，后续元素前移，返回被移除的元素。
• remove(Object o)：从列表中移除指定对象首次出现的位置（若存在），若列表不存在该对象则不操作，返回是否移除成功的布尔值。

查找元素：indexOf(Object o) 返回指定对象在列表中首次出现的索引，若不存在返回 -1；lastIndexOf(Object o) 则返回最后一次出现的索引，同样不存在返回 -1。

获取列表大小：size() 返回列表中当前元素个数。

四、List 的遍历方式

普通 for 循环遍历：利用索引按顺序访问元素，适合在需要按索引操作、修改元素场景，如：

List<String> list = new ArrayList<>();
// 添加元素操作略
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.println(list.get(i));
}

增强 for 循环（foreach）遍历：简洁遍历元素，不能修改元素本身（修改只是副本），示例：

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

迭代器遍历（Iterator）：通过迭代器对象 Iterator，可安全地在遍历同时删除元素，代码如下：

import java.util.Iterator;
import java.util.List;
// 假设已有 List<String> list 实例化并添加元素
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    String element = iterator.next();
    if (element.equals("target")) {
        iterator.remove();
    }
}

掌握 Java 集合 List 的这些知识，能在处理有序、可重复元素集合场景高效编写代码，灵活应对数据存储与操作需求。后续可深入研究各实现类底层源码优化、性能瓶颈突破及与其他集合类型转换协作等进阶内容。