List集合有哪些特性？

　　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。

　　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，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);
    }
}

　　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", "壹小编");
        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 generator)方法：函数式写法，这是Java中的新特性，后面小编会单独讲解。　

import java.util.List;

public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = List.of("java", "大数据", "壹小编");
        
        // 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 generator)方法，这是一种函数式写法，小编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;

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","壹小编","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：

　　接下来小编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("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();
        //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，小编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("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("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);
        }
    }
}

　　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，这里小编只列出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("java");
        names.add("数学");

        //在链表的开头添加元素
        names.addFirst("");
        
        //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("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);
        }
    }
}

　　四. 结语

　　至此，小编就把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。