Java中List集合有哪些特性？（内含视频教程）

本文将为大家详细讲解Java中的List集合，这是我们进行开发时经常用到的知识点，也是大家在学习Java中很重要的一个知识点，更是我们在面试时有可能会问到的问题。

文章较长，干货满满，建议大家收藏慢慢学习。文末有本文重点总结，主页有全系列文章分享。技术类问题，欢迎大家和我们一起交流讨论！

前言

在上一篇文章中给大家介绍了Java里的集合，我们了解了集合的由来、特点，以及一些接口API等，但这些内容都偏重于理论。 那么从今天这篇文章开始，我们会从实战的角度来进行List集合的学习。可以说，List集合是开发时用的最多的一种集合，尤其是ArrayList更是被经常使用。

所以对今天的内容，希望大家要好好阅读和练习

全文大约 【5800】 字，不说废话，只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货！本文带有丰富的案例及配图视频，让你更好地理解和运用文中的技术概念，并可以给你带来具有足够启迪的思考...

一. List集合简介

1. 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。

2. 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，一定要记住

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);
	}
}

5. 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，后面我们会单独讲解。大家可以持续关注

import java.util.List;

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，以后再单独给大家讲解。可以持续关注我们哦

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;

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);
        }
	}
}

在本案例中，无论我们是通过List.of()方法，还是通过Arrays.asList()方法，都只会返回一个只读的集合。这种集合在遍历时不能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。

二. ArrayList集合

1. 简介

ArrayList是一个数组队列，位于java.util包中，它继承自AbstractList，并实现了List接口。其底层是一个可以动态修改的数组，该数组与普通数组的区别，在于它没有固定的大小限制，我们可以对其动态地进行元素的添加或删除

存储在集合内的数据被称为”元素“，我们可以利用索引来访问集合中的每个元素。为了方便我们操作这些元素，ArrayList给我们提供了相关的添加、删除、修改、遍历等功能。

因为ArrayList的底层是一个动态数组，所以该集合适合对元素进行快速的随机访问(遍历查询)，另外尾部成员的增加和删除操作速度也较快，但是其他位置上元素的插入与删除速度相对较慢。基于这种特性，所以ArrayList具有查询快，增删慢的特点。

2. 常用方法

ArrayList给我们提供了如下这些方法，我们可以先来了解一下：

接下来我们就挑选几个常用的方法，通过几个案例来给大家讲解一下ArrayList的用法。

3. 添加元素

ArrayList给我们提供了多个与添加相关的方法，比如add()和addAll()方法，可以将元素添加到集合中。另外如果我们要计算ArrayList中元素的数量，可以使用size()方法。

import java.util.ArrayList;

public class Demo05 {
	public static void main(String[] args) {
		//创建ArrayList集合，<String>中的是泛型，后面我们会专门讲解泛型
		ArrayList<String> names = new ArrayList<String>();
		//一个一个地添加元素
		names.add("一一哥");
		names.add("java");
		names.add("数学");
        
		//遍历集合
        for (String name : names) {
            System.out.println("name="+name+",size="+names.size());
        }
        
        ArrayList<String> names2 = new ArrayList<String>();
        names2.add("壹壹哥");
        //在A集合中追加B集合
        names2.addAll(names);
        
        //遍历集合
        for (String name : names2) {
            System.out.println("name="+name);
        }
	}
}

在上面的代码中，这部分是泛型，会在后面给大家专门讲解，敬请期待哦。

4. 遍历元素

我们对ArrayList中元素进行遍历的方式，其实与List的遍历是一样的，我们可以使用普通for循环、增强for循环、Iterator迭代器等方式对集合进行遍历，这里我们就不再单独展示其用法了。

5. 修改元素

我们使用add()方法将元素添加到集合中之后，如果想对集合中的元素进行修改，可以使用set()方法。

import java.util.ArrayList;

public class Demo06 {
	public static void main(String[] args) {
		//创建ArrayList集合，<String>中的是泛型，后面我们会专门讲解泛型
		ArrayList<String> names = new ArrayList<String>();
		//一个一个地添加元素
		names.add("一一哥");
		names.add("java");
		names.add("数学");
		
		//修改集合中的元素：第一个参数是集合中的索引，第二个是要修改的值
		names.set(1, "Android"); 
		names.set(2, "iOS"); 
        
		//遍历集合
        for (String name : names) {
            System.out.println("name="+name);
        }
	}
}

6. 删除元素

如果我们要删除ArrayList中的元素，可以使用remove()、removeAll()等方法。

import java.util.ArrayList;

public class Demo07 {
	public static void main(String[] args) {
		//创建ArrayList集合，<String>中的是泛型，后面我们会专门讲解泛型
		ArrayList<String> names = new ArrayList<String>();
		//一个一个地添加元素
		names.add("一一哥");
		names.add("java");
		names.add("数学");
		
		//删除集合中指定位置上的某个元素
		names.remove(0);
		//删除集合中的某个指定元素
		names.remove("java");
        
		//遍历集合
        for (String name : names) {
            System.out.println("name="+name);
        }
        
        ArrayList<String> names2 = new ArrayList<String>();
        names2.add("语文");
		names2.add("英语");
		names2.add("数学");
		//删除本集合中的另一个集合
        names2.removeAll(names);
        //遍历集合
        for (String name : names2) {
            System.out.println("name2="+name);
        }
	}
}

7. 集合排序

我们可以使用Collections.sort()方法对集合进行升序排列。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

public class Demo08 {

	public static void main(String[] args) {
		//创建ArrayList集合
		ArrayList<Integer> nums = new ArrayList<>();
		//一个一个地添加元素
		nums.add(100);
		nums.add(85);
		nums.add(120);
		nums.add(55);
		
		//对集合进行排序,默认是升序排列
		Collections.sort(nums);  
        
		//遍历集合
        for (Integer num : nums) {
            System.out.println("num="+num);
        }
	}
}

8. 配套视频

本节内容配套视频链接如下：戳链接即可查看

三. LinkedList集合

1. 简介

LinkedList采用链表结构来保存数据，所以是一种链表集合，类似于ArrayList，也是List的一个子类，位于java.util包中。它的底层是基于线性链表这种常见的数据结构，但并没有按线性的顺序存储数据，而是在每个节点中都存储了下一个节点的地址。

LinkedList的优点是便于向集合中插入或删除元素，尤其是需要频繁地向集合中插入和删除元素时，使用LinkedList类比ArrayList的效率更高。但LinkedList随机访问元素的速度则相对较慢，即检索集合中特定索引位置上的元素速度较慢。

2. LinkedList类关系

LinkedList直接继承自AbstractSequentialList，并实现了List、Deque、Cloneable、Serializable等多个接口。通过实现List接口，具备了列表操作的能力；通过实现Cloneable接口，具备了克隆的能力；通过实现Queue和Deque接口，可以作为队列使用；通过实现Serializable接口，可以具备序列化能力。LinkedList类结构关系如下图所示：

3. LinkedList与ArrayList对比

与ArrayList相比，LinkedList进行添加和删除的操作效率更高，但查找和修改的操作效率较低。基于这种特性，我们可以在以下情况中使用ArrayList:

• 需要经常访问获取列表中的某个元素；
• 只需要在列表的 末尾 进行添加和删除某个元素。

当遇到如下情况时，可以考虑使用LinkedList:

• 需要经常通过 循环迭代来访问 列表中的某些元素；
• 需要经常在列表的 开头、中间、末尾 等位置进行元素的添加和删除操作。

4. 常用方法

LinkedList中的很多方法其实都来自于List接口，所以它的很多方法与ArrayList是一样的。但由于其自身特点，也具有一些特有的常用方法，这里只列出LinkedList特有的常用方法，如下表所示：

对这些方法进行基本的了解之后，接下来我们选择几个核心方法来来看看具体该怎么使用。

5. 添加/删除元素

我们可以通过addFirst()和addLast()方法，分别在链表的开头和结尾添加一个元素。当我们要频繁地在一个列表的开头和结尾进行元素添加、删除时，使用````LinkedList要比ArrayList```的效率更高。

import java.util.LinkedList;

public class Demo09 {

	public static void main(String[] args) {
		// 创建LinkedList集合
		LinkedList<String> names = new LinkedList<String>();
		// 一个一个地添加元素
		names.add("一一哥");
		names.add("java");
		names.add("数学");

		//在链表的开头添加元素
        names.addFirst("壹壹哥");
        
        //在链表的结尾添加元素
        names.addLast("历史");

		// 遍历集合
		for (String name : names) {
			System.out.println("name=" + name);
		}

        //移除链表开头的元素
        names.removeFirst();
        //移除链表结尾的元素
        names.removeLast();
	}
}

6. 迭代获取元素

我们可以通过getFirst()、getLast()等方法获取到集合中的第一个、最后一个元素。

import java.util.LinkedList;

public class Demo10 {
	public static void main(String[] args) {
		// 创建LinkedList集合
		LinkedList<String> names = new LinkedList<String>();
		// 一个一个地添加元素
		names.add("一一哥");
		names.add("java");
		names.add("数学");

		System.out.println("first=" + names.getFirst());
		System.out.println("last=" + names.getLast());

		// 迭代遍历集合
		for (String name : names) {
			System.out.println("name=" + name);
		}
	}
}

7. 配套视频

本节内容配套视频链接如下：戳链接直达视频教程

四. 结语

至此我们就把List集合给大家讲解完毕了，最后我们再来看看本文的重点吧：

List是按索引顺序访问的、长度可变的有序列表；

一般开发时，ArrayList比LinkedList的使用更频繁；

List和Array可以相互转换；

集合遍历时有多种方式，增强for循环和Iterator迭代器的效率更高；

ArrayList与LinkedList都是List接口的实现类，都实现了List中所有未实现的方法，但实现的方式有所不同；

ArrayList底层的数据结构基于动态数组，访问元素速度快于LinkedList，在快速访问数据时ArrayList的执行效率比较高；

LinkedList底层的数据结构基于链表，占用的内存空间较大，但批量插入或删除数据时快于ArrayList。当频繁向集合中插入和删除元素时，使用LinkedList比ArrayList的效率更高。

以上就是本文的全部内容啦，大家有技术类问题，欢迎和我们一起交流讨论~

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