使用 List 扩展集合

探索 List 接口

List 接口为普通集合带来了两个新功能。

• 您遍历列表元素的顺序始终相同，并且它遵循元素添加到列表中的顺序。
• 列表中的元素具有索引。

选择 List 接口的实现

虽然 Collection 接口在集合框架中没有特定的实现（它依赖于其子接口的实现），但 List 接口有 2 个：ArrayList 和 LinkedList。正如您可能猜到的，第一个是基于内部数组构建的，第二个是基于双向链表构建的。

这些实现中有一个比另一个更好吗？如果您不确定选择哪一个，那么您最好的选择可能是 ArrayList。

在 60 年代计算机发明时，链表的性能优于数组的情况不再存在，并且链表在插入和删除操作方面优于数组的能力，在现代硬件、CPU 缓存和指针追逐的帮助下，已经大大降低了。遍历 ArrayList 元素的速度比遍历 LinkedList 元素快得多，这主要归因于指针追逐和 CPU 缓存未命中。

仍然有一些情况，链表比数组更快。双向链表可以比 ArrayList 更快地访问其第一个和最后一个元素。这是使 LinkedList 比 ArrayList 更好的主要用例。因此，如果您的应用程序需要后进先出 (LIFO，在本教程的后面部分介绍) 堆栈或先进先出 (FIFO，也在后面部分介绍) 等待队列，那么选择链表可能是您最好的选择。

另一方面，如果您计划遍历列表中的元素，或者通过其索引随机访问它们，那么 ArrayList 可能是您最好的选择。

使用索引访问元素

List 接口为 Collection 接口带来了几个处理索引的方法。

访问单个对象

• add(index, element): 在 index 处插入给定对象，如果存在剩余元素，则调整索引
• get(index): 返回给定 index 处的对象
• set(index, element): 用新元素替换给定索引处的元素
• remove(index): 删除给定 index 处的元素，调整剩余元素的索引。

调用这些方法仅适用于有效索引。如果给定的索引无效，则会抛出 IndexOutOfBoundsException 异常。

查找对象的索引

方法 indexOf(element) 和 lastIndexOf(element) 返回列表中给定元素的索引，如果未找到元素，则返回 -1。

获取子列表

subList(start, end) 返回一个列表，该列表包含索引 start 和 end - 1 之间的元素。如果索引无效，则会抛出 IndexOutOfBoundsException 异常。

请注意，返回的列表是主列表的视图。因此，对子列表的任何修改操作都会反映在主列表上，反之亦然。

例如，您可以使用以下模式清除列表内容的一部分

List<String> strings = new ArrayList<>(List.of("0", "1", "2", "3", "4", "5"));
System.out.println(strings);
strings.subList(2, 5).clear();
System.out.println(strings);

运行此代码将为您提供以下结果

[0, 1, 2, 3, 4, 5]
[0, 1, 5]

插入集合

此列表的最后一个模式是关于在给定索引处插入集合：addAll(int index, Collection collection)。

对列表中的元素进行排序

列表按已知顺序保留其元素。这是与普通集合的主要区别。因此，对列表中的元素进行排序是有意义的。这就是为什么在 JDK 8 中将 sort() 方法添加到 List 接口中的原因。

在 Java SE 7 及更早版本中，您可以通过调用 Collections.sort() 并将您的列表作为参数传递，以及在需要时传递比较器来对 List 中的元素进行排序。

从 Java SE 8 开始，您可以直接在您的列表上调用 sort() 并将您的比较器作为参数传递。此方法没有不接受任何参数的重载。如果使用空比较器调用它，则将假设您的 List 中的元素实现了 Comparable，如果您不是这种情况，您将获得 ClassCastException。

如果您不喜欢使用空参数调用方法（您是对的！），您仍然可以使用 Comparator.naturalOrder() 来调用它以获得相同的结果。

遍历列表中的元素

List 接口为您提供了另一种使用 ListIterator 遍历其元素的方法。您可以通过调用 listIterator() 来获取这样的迭代器。您可以不带任何参数调用此方法，或者向其传递一个整数索引。在这种情况下，迭代将从该索引开始。

ListIterator 接口扩展了您已经知道的常规 Iterator。它向其中添加了几个方法。

• hasPrevious() 和 previous(): 用于以降序而不是升序进行迭代
• nextIndex() 和 previousIndex(): 用于获取将由下一个 next() 调用或下一个 previous() 调用返回的元素的索引
• set(element): 用于更新由 next() 或 previous() 返回的最后一个元素。如果在这两种方法中都没有在该迭代器上调用过，则会引发 IllegalStateException。

让我们看看 set() 方法的实际应用

List<String> numbers = Arrays.asList("one", "two", "three");
for (ListIterator<String> iterator = numbers.listIterator(); iterator.hasNext();) {
    String nextElement = iterator.next();
    if (Objects.equals(nextElement, "two")) {
        iterator.set("2");
    }
}
System.out.println("numbers = " + numbers);

运行此代码将为您提供以下结果

numbers = [one, 2, three]