Java集合List详解（带脑图）

允许重复元素，有序。常见的实现类有 ArrayList、LinkedList、Vector。

ArrayList

ArrayList 是在 Java 编程中常用的集合类之一，它提供了便捷的数组操作，并在动态性、灵活性和性能方面取得了平衡。如果需要频繁在中间插入和删除元素，或者需要在多线程环境中使用，可能需要考虑其他集合实现。

特点

1.动态大小： ArrayList 的大小是动态可变的，可以根据需要自动增加或缩小。这与 Vector 相似，但相对于 LinkedList，它的随机访问效率更高。

2.随机访问高效： 由于 ArrayList 基于动态数组实现，可以通过索引直接访问元素，因此在需要频繁随机访问元素的场景下，ArrayList 的性能通常优于 LinkedList。

3.适用于大部分场景： 在大多数情况下，ArrayList 是一个通用、高效的集合类。它适用于存储和随机访问元素，但不适用于在中间或开头频繁插入和删除元素的情况。

4.非同步： ArrayList 不是线程安全的，不支持多线程并发操作。如果需要在多线程环境中使用，可以考虑使用 Vector(这个比较落后了，所以就不提了) 或使用 Collections.synchronizedList 方法包装 ArrayList。

使用方法

首先先引用，然后初始化。

import java.util.ArrayList;//引入ArrayList类

public class Test01 {
    ArrayList<String> objectName = new ArrayList<>();//初始化
}

objectName：对象名。

ArrayList<String>：这<>里面的是泛型数据类型，用于设置 objectName 的数据类型，只能为引用数据类型。

一点示范

import java.util.ArrayList;//引入ArrayList类

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> objectName = new ArrayList<>();//初始化
        objectName.add("Changsha");//add()
        System.out.println(objectName);
        objectName.add("Shenyang");
        System.out.println(objectName);
        objectName.set(0,"Shanghai");//set()
        System.out.println(objectName);
        System.out.println(objectName.get(1));//get()
        objectName.remove(1);//remove()
        System.out.println(objectName);
    }
}

运行结果

用法表格

LinkedList

特点

1.双向链表结构：这是它与ArrayList最主要的差别， LinkedList 的底层数据结构是双向链表，每个节点都包含对前一个和后一个元素的引用。

2.动态大小： 类似于 ArrayList，LinkedList 的大小也是动态可变的，可以根据需要自动增加或缩小。

3.插入和删除效率高： 由于链表结构，LinkedList 在中间插入和删除元素的操作比 ArrayList 效率更高。因此在任意位置插入或者删除元素时，不需要搬移元素，效率比较高。

4.非随机访问效率相对较低： 与 ArrayList 不同，LinkedList 的随机访问效率相对较低。如果需要频繁随机访问元素，ArrayList 可能更适合。

5.迭代效率： 在迭代时，LinkedList 的性能较差。由于访问节点需要跳跃指针，相比于数组的连续存储，会增加迭代的开销。

6.占用更多内存： 由于每个节点都需要存储额外的引用，相对于 ArrayList，LinkedList 在内存占用上可能会更多。

7.非同步： LinkedList 也不是线程安全的，不支持多线程并发操作。如果需要在多线程环境中使用，可以考虑使用 Collections.synchronizedList 方法包装 LinkedList。

8.特定场景的优势： 在某些特定的场景中，如实现栈、队列或双端队列等数据结构时，LinkedList 可能更为适用。

使用方法

同样是引用和初始化

import java.util.LinkedList;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();
        
    }
}

linkedList:对象名

LinkedList<String>:这<>里面的是泛型数据类型，用于设置 linkedList的数据类型，只能为引用数据类型。

一些示范

import java.util.LinkedList;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>();
        linkedList.add("Apple");
        linkedList.add("Banana");
        linkedList.add("Orange");
        System.out.println(linkedList);
// 在指定位置插入元素
        linkedList.add(1, "Grapes");
        System.out.println(linkedList);
        //获取链表中的元素：
        String element = linkedList.get(0);
        System.out.println(element);
        //更新链表中的元素
        linkedList.set(0, "NewElement");
        System.out.println(linkedList);
    }
}

运行结果

​

常见用法

 ArrayList 和 LinkedList 的性能对比

• ArrayList：适合频繁的随机访问操作，时间复杂度为O(1)。但在中间插入或删除元素时，时间复杂度为O(n)，因为需要移动后续元素。

• LinkedList：适合频繁的插入和删除操作，时间复杂度为O(1)。但随机访问元素时，时间复杂度为O(n)，因为需要从头或尾遍历链表。
• 对时间和空间不了解的可以看时间复杂度与空间复杂度详解（曼波版）-CSDN博客

线程安全

• ArrayList和LinkedList都不是线程安全的。如果需要在多线程环境中使用，可以使用Collections.synchronizedList来包装它们：

       List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

• 或者使用CopyOnWriteArrayList，它是线程安全的List实现，适合读多写少的场景。

迭代器

• ArrayList和LinkedList都支持Iterator和ListIterator。ListIterator提供了双向遍历的能力，可以在遍历过程中修改列表。

       ListIterator<String> iterator = list.listIterator();
  
       while (iterator.hasNext()) {
  
           String element = iterator.next();
  
           // 处理元素
  
       }

容量管理

• ArrayList在内部使用数组存储元素，当数组容量不足时会自动扩容。可以通过ensureCapacity(int minCapacity)方法来预先分配足够的容量，避免频繁扩容带来的性能开销。

       ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
  
       list.ensureCapacity(100); // 预先分配100个元素的容量

LinkedList 的特殊方法

• LinkedList实现了Deque接口，因此可以用作栈或队列。它提供了addFirst、addLast、removeFirst、removeLast等方法，可以方便地实现栈和队列的操作。

       LinkedList<String> queue = new LinkedList<>();
  
       queue.addLast("A"); // 入队
  
       String first = queue.removeFirst(); // 出队

 性能优化建议

• 如果需要频繁在列表中间插入或删除元素，优先选择LinkedList。

• 如果需要频繁随机访问元素，优先选择ArrayList。

• 如果列表大小固定且已知，可以使用Arrays.asList来创建不可变的列表，减少内存开销。

       List<String> fixedList = Arrays.asList("A", "B", "C");

进一步优化与迭代方向

• 性能测试：在实际项目中，建议对ArrayList和LinkedList进行性能测试，根据具体场景选择最合适的集合类。

• 并发控制：如果需要在多线程环境中使用List，可以考虑使用CopyOnWriteArrayList或Collections.synchronizedList来保证线程安全。

• 内存优化：对于大数据量的列表，可以考虑使用ArrayList并预先分配足够的容量，避免频繁扩容带来的性能开销。

脑图

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