Java List集合：ArrayList和LinkedList类的用法及区别

List 是一个有序、可重复的集合，集合中每个元素都有其对应的顺序索引。List 集合允许使用重复元素，可以通过索引来访问指定位置的集合元素。List 集合默认按元素的添加顺序设置元素的索引，第一个添加到 List 集合中的元素的索引为 0，第二个为 1，依此类推。

List 实现了 Collection 接口，它主要有两个常用的实现类：ArrayList 类和 LinkedList 类。

ArrayList 类

ArrayList 类实现了可变数组的大小，存储在内的数据称为元素。它还提供了快速基于索引访问元素的方式，对尾部成员的增加和删除支持较好。使用 ArrayList 创建的集合，允许对集合中的元素进行快速的随机访问，不过，向 ArrayList 中插入与删除元素的速度相对较慢。

ArrayList 类的常用构造方法有如下两种重载形式：

• ArrayList()：构造一个初始容量为 10 的空列表。
• ArrayList(Collection<?extends E>c)：构造一个包含指定 Collection 元素的列表，这些元素是按照该 Collection 的迭代器返回它们的顺序排列的。

ArrayList 类除了包含 Collection 接口中的所有方法之外，还包括 List 接口中提供的如表 1 所示的方法。

注意：当调用 List 的 set(int index, Object element) 方法来改变 List 集合指定索引处的元素时，指定的索引必须是 List 集合的有效索引。例如集合长度为 4，就不能指定替换索引为 4 处的元素，也就是说这个方法不会改变 List 集合的长度。

例 1

使用 ArrayList 类向集合中添加三个商品信息，包括商品编号、名称和价格，然后遍历集合输出这些商品信息。

1）创建一个商品类 Product，在该类中定义 3 个属性和 toString() 方法，分别实现 setter/getter 方法。代码的实现如下：

public class Product {
    // 商品类
    private int id; // 商品编号
    private String name; // 名称
    private float price; // 价格

    public Product(int id, String name, float price) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.price = price;
    }

    // 这里是上面3个属性的setter/getter方法，这里省略
    public String toString() {
        return "商品编号：" + id + "，名称：" + name + "，价格：" + price;
    }
}

2）创建一个测试类，调用 Product 类的构造函数实例化三个对象，并将 Product 对象保存至 ArrayList 集合中。最后遍历该集合，输出商品信息。测试类的代码实现如下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Product pd1 = new Product(4, "木糖醇", 10);
        Product pd2 = new Product(5, "洗发水", 12);
        Product pd3 = new Product(3, "热水壶", 49);
        List list = new ArrayList(); // 创建集合
        list.add(pd1);
        list.add(pd2);
        list.add(pd3);
        System.out.println("*************** 商品信息 ***************");
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            // 循环遍历集合，输出集合元素
            Product product = (Product) list.get(i);
            System.out.println(product);
        }
    }
}

该示例中的 ArrayList 集合中存放的是自定义类 Product 的对象，这与存储的 String 类的对象是相同的。与 Set 不同的是，List 集合中存在 get() 方法，该方法可以通过索引来获取所对应的值，获取的值为 Object 类，因此需要将该值转换为 Product 类，从而获取商品信息。

该程序的运行结果如下所示。

*************** 商品信息 ***************
商品编号：4，名称：木糖醇，价格：10.0
商品编号：5，名称：洗发水，价格：12.0
商品编号：3，名称：热水壶，价格：49.0

例 2

在使用 List 集合时需要注意区分 indexOf() 方法和 lastIndexOf() 方法。前者是获得指定对象的最小索引位置，而后者是获得指定对象的最大索引位置。前提条件是指定的对象在 List 集合中有重复的对象，否则这两个方法获取的索引值相同。

下面的案例代码演示了 indexOf() 方法和 lastIndexOf() 方法的区别。

public static void main(String[] args) {
    List list = new ArrayList();
    list.add("One");
    list.add("|");
    list.add("Two");
    list.add("|");
    list.add("Three");
    list.add("|");
    list.add("Four");
    System.out.println("list 集合中的元素数量：" + list.size());
    System.out.println("list 集合中的元素如下：");
    Iterator it = list.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        System.out.print(it.next() + "、");
    }
    System.out.println("\n在 list 集合中'丨'第一次出现的位置是：" + list.indexOf("|"));
    System.out.println("在 list 集合中'丨'最后一次出现的位置是：" + list.lastIndexOf("|"));
}

上述代码创建一个 List 集合 list，然后添加了 7 个元素，由于索引从 0 开始，所以最后一个元素的索引为 6。输出结果如下：

list 集合中的元素数量：7
list 集合中的元素如下：
One、|、Two、|、Three、|、Four、
在 list 集合中'|'第一次出现的位置是：1
在 list 集合中'|'最后一次出现的位置是：5

例 3

使用 subList() 方法截取 List 集合中部分元素时要注意，新的集合中包含起始索引位置的元素，但是不包含结束索引位置的元素。例如，subList(1,4) 方法实际截取的是索引 1 到索引 3 的元素，并组成新的 List 集合。

下面的案例代码演示了 subList() 方法的具体用法。

public static void main(String[] args) {
    List list = new ArrayList();
    list.add("One");
    list.add("Two");
    list.add("Three");
    list.add("Four");
    list.add("Five");
    list.add("Six");
    list.add("Seven");
    System.out.println("list 集合中的元素数量：" + list.size());
    System.out.println("list 集合中的元素如下：");
    Iterator it = list.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        System.out.print(it.next() + "、");
    }
    List sublist = new ArrayList();
    sublist = list.subList(2, 5); // 从list集合中截取索引2~5的元素，保存到sublist集合中
    System.out.println("\nsublist 集合中元素数量：" + sublist.size());
    System.out.println("sublist 集合中的元素如下：");
    it = sublist.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        System.out.print(it.next() + "、");
    }
}

输出结果如下：

list 集合中的元素数量：7
list 集合中的元素如下：
One、Two、Three、Four、Five、Six、Seven、
sublist 集合中元素数量：3
sublist 集合中的元素如下：
Three、Four、Five、

LinkedList类

LinkedList 类采用链表结构保存对象，这种结构的优点是便于向集合中插入或者删除元素。需要频繁向集合中插入和删除元素时，使用 LinkedList 类比 ArrayList 类效果高，但是 LinkedList 类随机访问元素的速度则相对较慢。这里的随机访问是指检索集合中特定索引位置的元素。

LinkedList 类除了包含 Collection 接口和 List 接口中的所有方法之外，还特别提供了表 2 所示的方法。

例 4

在仓库管理系统中要记录入库的商品名称，并且需要输出第一个录入的商品名称和最后—个商品名称。下面使用 LinkedList 集合来完成这些功能，实现代码如下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> products = new LinkedList<String>(); // 创建集合对象
        String p1 = new String("六角螺母");
        String p2 = new String("10A 电缆线");
        String p3 = new String("5M 卷尺");
        String p4 = new String("4CM 原木方板");
        products.add(p1); // 将 p1 对象添加到 LinkedList 集合中
        products.add(p2); // 将 p2 对象添加到 LinkedList 集合中
        products.add(p3); // 将 p3 对象添加到 LinkedList 集合中
        products.add(p4); // 将 p4 对象添加到 LinkedList 集合中
        String p5 = new String("标准文件夹小柜");
        products.addLast(p5); // 向集合的末尾添加p5对象
        System.out.print("*************** 商品信息 ***************");
        System.out.println("\n目前商品有：");
        for (int i = 0; i < products.size(); i++) {
            System.out.print(products.get(i) + "\t");
        }
        System.out.println("\n第一个商品的名称为：" + products.getFirst());
        System.out.println("最后一个商品的名称为：" + products.getLast());
        products.removeLast(); // 删除最后一个元素
        System.out.println("删除最后的元素，目前商品有：");
        for (int i = 0; i < products.size(); i++) {
            System.out.print(products.get(i) + "\t");
        }
    }
}

如上述代码，首先创建了 5 个 String 对象，分别为 p1、p2、p3、p4 和 p5。同时将 p1、 p2、p3 和 p4 对象使用 add() 方法添加到 LinkedList 集合中，使用 addLast() 方法将 p5 对象添加到 LinkedList 集合中。分别调用 LinkedList 类中的 getFirst() 方法和 getLast() 方法获取第一个和最后一个商品名称。最后使用 removeLast() 方法将最后一个商品信息删除，并将剩余商品信息打印出来。

LinkedList<String> 中的 <String> 是 Java 中的泛型，用于指定集合中元素的数据类型，例如这里指定元素类型为 String，则该集合中不能添加非 String 类型的元素。

运行程序，执行结果如下：

*************** 商品信息 ***************
目前商品有：
六角螺母    10A 电缆线    5M 卷尺    4CM 原木方板    标准文件夹小柜   
第一个商品的名称为：六角螺母
最后一个商品的名称为：标准文件夹小柜
删除最后的元素，目前商品有：
六角螺母    10A 电缆线    5M 卷尺    4CM 原木方板

ArrayList 类和 LinkedList 类的区别

ArrayList 与 LinkedList 都是 List 接口的实现类，因此都实现了 List 的所有未实现的方法，只是实现的方式有所不同。

ArrayList 是基于动态数组数据结构的实现，访问元素速度优于 LinkedList。LinkedList 是基于链表数据结构的实现，占用的内存空间比较大，但在批量插入或删除数据时优于 ArrayList。

对于快速访问对象的需求，使用 ArrayList 实现执行效率上会比较好。需要频繁向集合中插入和删除元素时，使用 LinkedList 类比 ArrayList 类效果高。

不同的结构对应于不同的算法，有的考虑节省占用空间，有的考虑提高运行效率，对于程序员而言，它们就像是“熊掌”和“鱼肉”，不可兼得。高运行速度往往是以牺牲空间为代价的，而节省占用空间往往是以牺牲运行速度为代价的。