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Java中List集合有哪些特性?Java开发常见集合

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前言:

而今咱们对“java中list定义”都比较注意,我们都需要知道一些“java中list定义”的相关资讯。那么小编同时在网络上汇集了一些对于“java中list定义””的相关内容,希望大家能喜欢,朋友们快快来了解一下吧!

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,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。

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。

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,后面会单独讲解。

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。大家可以持续关注哦

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。

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。

在上面的代码中,<String>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。

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。

7. 集合排序

我们可以使用Collections.sort()方法对集合进行升序排列。

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,这里我们只列出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。

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。

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。

以上就是我们的全部内容啦,关于List集合大家了解了吗,有问题欢迎和我们一起交流讨论~

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