Java一分钟之-Java集合框架入门:List接口与ArrayList

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简介: 【5月更文挑战第10天】本文介绍了Java集合框架中的`List`接口和`ArrayList`实现类。`List`是有序集合,支持元素重复并能按索引访问。核心方法包括添加、删除、获取和设置元素。`ArrayList`基于动态数组,提供高效随机访问和自动扩容,但非线程安全。文章讨论了三个常见问题:索引越界、遍历时修改集合和并发修改,并给出避免策略。通过示例代码展示了基本操作和安全遍历删除。理解并正确使用`List`和`ArrayList`能提升程序效率和稳定性。

Java集合框架是Java编程中处理数据结构的核心部分,它提供了一套性能优良、使用灵活的数据结构和算法实现。在众多集合类型中,List接口及其最常用的实现类ArrayList是开发中最常接触的。本文将深入浅出地介绍List接口与ArrayList的特性、常见问题、易错点及避免策略,并通过代码示例加以说明。
image.png

一、List接口概览

List接口继承自Collection接口,它是一种有序的集合,允许元素重复,并提供了按索引访问元素的能力。List接口定义了许多操作列表的方法,如添加、删除、修改指定位置的元素,以及搜索特定元素等。

核心方法

  • add(E element): 在列表末尾添加元素。
  • add(int index, E element): 在指定位置插入元素。
  • get(int index): 返回指定位置的元素。
  • set(int index, E element): 用新的元素替换指定位置的元素。
  • remove(int index): 删除指定位置的元素。
  • indexOf(Object o): 返回指定元素首次出现的位置,未找到返回-1。

二、ArrayList介绍

ArrayListList接口的一个可变大小的数组实现。它允许所有元素,包括null。内部使用一个动态数组来存储元素,随着元素的增加,其容量会自动增长。

特性

  • 高效随机访问:由于底层使用数组,通过索引访问元素非常快。
  • 动态扩容:当数组空间不足时,ArrayList会自动创建更大的数组,并将原数组内容复制到新数组中。
  • 非线程安全:在多线程环境下,直接修改ArrayList可能引发并发问题,需使用Collections.synchronizedListCopyOnWriteArrayList进行同步控制。

三、常见问题与易错点

1. 索引越界

问题:尝试访问或修改不存在的索引位置的元素。 示例

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
System.out.println(list.get(1)); // 抛出IndexOutOfBoundsException

避免:确保索引值在合法范围内,使用size()方法检查集合大小。

2. 遍历过程中修改集合

问题:在迭代过程中直接修改集合会导致ConcurrentModificationException示例

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
for (String s : list) {
   
   
    if ("B".equals(s)) {
   
   
        list.remove(s); // 运行时错误
    }
}

避免:使用迭代器的Iterator.remove()方法进行安全删除,或者使用ListIterator进行增删改查操作。

3. 忽视ArrayList非线程安全

问题:在多线程环境下直接修改ArrayList可能导致数据不一致。 示例:两个线程同时对ArrayList进行添加操作。 避免:使用线程安全的集合类,如VectorCollections.synchronizedList(new ArrayList<...>())

四、代码示例

基本操作

List<String> names = new ArrayList<>();
names.add("Alice");
names.add("Bob");
names.add("Charlie");

// 添加元素至指定位置
names.add(1, "David");

// 修改元素
names.set(4, "Eve");

// 删除元素
names.remove("Bob");

// 遍历
for (String name : names) {
   
   
    System.out.println(name);
}

// 搜索元素
if (names.contains("Eve")) {
   
   
    System.out.println("Found Eve");
}

安全遍历删除

java
Iterator<String> iterator = names.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    String name = iterator.next();
    if ("Charlie".equals(name)) {
        iterator.remove();
    }
}

五、总结

List接口与其实现类ArrayList是Java集合框架中的重要组成部分,提供了灵活的列表数据结构支持。正确理解和使用它们,可以有效提高程序的效率和稳定性。避免常见的索引越界、并发修改异常等问题,是日常开发中需要注意的关键点。通过合理选择集合类型、谨慎处理集合操作,可以充分发挥ArrayList的优势,构建更加健壮的Java应用。

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