java中list的api詳細使用

在Java中，List是集合框架中最常用的接口之一，繼承自Collection，代表有序、可重復的元素集合（允許null元素）。其核心實現類有ArrayList（數組實現，隨機訪問高效）、LinkedList（鏈表實現，增刪首尾元素高效）等。以下按功能分類詳解List的常用API及使用示例：

一、添加元素（增）

向List中添加單個或批量元素，支持指定位置插入。

1. boolean add(E e)
  • 功能：在List末尾添加元素e。
  • 返回值：true（始終返回，因為List允許添加元素）。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A"); // 末尾添加"A"
list.add("B"); // 末尾添加"B"
System.out.println(list); // [A, B]
2. void add(int index, E element)
  • 功能：在指定索引index處插入元素element（原索引及后續元素后移）。
  • 注意：index必須在[0, size()]范圍內（否則拋IndexOutOfBoundsException）。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B"));
list.add(1, "C"); // 在索引1處插入"C"
System.out.println(list); // [A, C, B]（原索引1的"B"后移）
3. boolean addAll(Collection<? extends E> c)
  • 功能：將集合c中的所有元素批量添加到List末尾。
  • 返回值：若List因添加而改變則返回true。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B"));
List<String> newElements = Arrays.asList("C", "D");
list.addAll(newElements); // 批量添加到末尾
System.out.println(list); // [A, B, C, D]
4. boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)
  • 功能：將集合c中的所有元素從指定索引index處開始插入（原索引及后續元素后移）。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B"));
List<String> newElements = Arrays.asList("C", "D");
list.addAll(1, newElements); // 從索引1處插入
System.out.println(list); // [A, C, D, B]

二、刪除元素（刪）

移除List中的單個或批量元素，支持按索引或元素值刪除。

1. E remove(int index)
  • 功能：刪除指定索引index處的元素，返回被刪除的元素（后續元素前移）。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
String removed = list.remove(1); // 刪除索引1的元素
System.out.println(removed); // B
System.out.println(list); // [A, C]
2. boolean remove(Object o)
  • 功能：刪除首次出現的元素o（通過equals()判斷），返回是否刪除成功。
  • 注意：若元素為null，會刪除首次出現的null（因為null.equals()會拋異常，內部用==判斷null）。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "A"));
boolean isRemoved = list.remove("A"); // 刪除首次出現的"A"
System.out.println(isRemoved); // true
System.out.println(list); // [B, A]
3. boolean removeAll(Collection<?> c)
  • 功能：刪除List中所有包含在集合c中的元素（批量刪除，保留不在c中的元素）。
  • 返回值：若List因刪除而改變則返回true。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C", "D"));
List<String> toRemove = Arrays.asList("B", "D");
list.removeAll(toRemove); // 刪除所有"B"和"D"
System.out.println(list); // [A, C]
4. boolean retainAll(Collection<?> c)
  • 功能：保留List中所有包含在集合c中的元素（即刪除不在c中的元素，求交集）。
  • 返回值：若List因保留而改變則返回true。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C", "D"));
List<String> toRetain = Arrays.asList("B", "C");
list.retainAll(toRetain); // 只保留"B"和"C"
System.out.println(list); // [B, C]
5. void clear()
  • 功能：清空List中所有元素（size變為0，但對象本身仍可使用）。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B"));
list.clear();
System.out.println(list.size()); // 0
System.out.println(list); // []

三、獲取與修改元素（查、改）

通過索引獲取元素，或修改指定位置的元素。

1. E get(int index)
  • 功能：返回指定索引index處的元素。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
String element = list.get(2); // 獲取索引2的元素
System.out.println(element); // C
2. E set(int index, E element)
  • 功能：用element替換指定索引index處的元素，返回被替換的舊元素。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
String old = list.set(1, "X"); // 替換索引1的元素為"X"
System.out.println(old); // B
System.out.println(list); // [A, X, C]

四、判斷與查詢（判斷狀態、查找元素）

判斷元素是否存在、獲取元素索引等。

1. boolean contains(Object o)
  • 功能：判斷List中是否包含元素o（通過equals()判斷，null用==）。
  • 示例：
List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");
boolean hasB = list.contains("B"); // true
boolean hasX = list.contains("X"); // false
2. int indexOf(Object o)
  • 功能：返回元素o在List中首次出現的索引；若不存在，返回-1。
  • 示例：
List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "A");
int firstA = list.indexOf("A"); // 0（首次出現的索引）
int xIndex = list.indexOf("X"); // -1
3. int lastIndexOf(Object o)
  • 功能：返回元素o在List中最后出現的索引；若不存在，返回-1。
  • 示例：
List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "A");
int lastA = list.lastIndexOf("A"); // 2（最后出現的索引）
4. boolean isEmpty()
  • 功能：判斷List是否為空（size == 0）。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>();
boolean empty = list.isEmpty(); // true（剛創建的List為空）
list.add("A");
empty = list.isEmpty(); // false
5. int size()
  • 功能：返回List中元素的數量。
  • 示例：
List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");
int size = list.size(); // 3

五、迭代器（遍歷元素）

List支持多種遍歷方式，其中迭代器是安全修改元素的方式。

1. Iterator<E> iterator()
  • 功能：返回普通迭代器，支持單向遍歷（hasNext()、next()）和刪除（remove()）。
  • 注意：遍歷中修改List結構（如add/remove）需用迭代器的remove()，否則拋ConcurrentModificationException。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {String elem = iterator.next();if (elem.equals("B")) {iterator.remove(); // 安全刪除當前元素}
}
System.out.println(list); // [A, C]
2. ListIterator<E> listIterator()
  • 功能：返回List特有的迭代器，支持雙向遍歷（hasPrevious()、previous()）、添加（add(E e)）、修改（set(E e)）等。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
ListIterator<String> listIt = list.listIterator();// 正向遍歷
while (listIt.hasNext()) {System.out.print(listIt.next() + " "); // A B C
}// 反向遍歷（需先正向遍歷到末尾）
while (listIt.hasPrevious()) {System.out.print(listIt.previous() + " "); // C B A
}// 在當前位置添加元素（反向遍歷到開頭后，添加在最前面）
listIt.add("X");
System.out.println(list); // [X, A, B, C]

六、排序與反轉

通過工具類或自身方法調整元素順序。

1. void sort(Comparator<? super E> c)（Java 8+）
  • 功能：根據比較器c對List進行排序（ArrayList、LinkedList均實現）。
  • 示例：
List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(3, 1, 2));
// 自然排序（從小到大）
numbers.sort(Comparator.naturalOrder()); 
System.out.println(numbers); // [1, 2, 3]// 自定義排序（從大到小）
numbers.sort(Comparator.reverseOrder());
System.out.println(numbers); // [3, 2, 1]
2. static void reverse(List<?> list)（Collections工具類）
  • 功能：反轉List中元素的順序。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
Collections.reverse(list); // 反轉元素
System.out.println(list); // [C, B, A]

七、其他常用方法

1. List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)
  • 功能：返回List中從fromIndex（包含）到toIndex（不包含）的子列表視圖（非新集合，修改子列表會影響原List，反之亦然）。
  • 注意：fromIndex和toIndex需滿足0 ≤ fromIndex ≤ toIndex ≤ size()，否則拋異常。
  • 示例：
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C", "D"));
List<String> sub = list.subList(1, 3); // 索引1（含）到3（不含）
System.out.println(sub); // [B, C]// 修改子列表，原List也會變化
sub.set(0, "X");
System.out.println(list); // [A, X, C, D]
2. Object[] toArray() 與 T[] toArray(T[] a)
  • 功能：將List轉換為數組（詳見「數組與List相互轉換」專題）。
  • 示例：
List<String> list = Arrays.asList("A", "B");
String[] array = list.toArray(new String[0]); // 轉換為String數組
System.out.println(Arrays.toString(array)); // [A, B]

八、注意事項

  1. 并發修改異常：使用增強for循環（for-each）遍歷List時，若同時調用add/remove（非迭代器方法），會拋ConcurrentModificationException，需用Iterator或ListIterator的修改方法。
  2. 實現類選擇：
    • 需頻繁隨機訪問（get）：選ArrayList（數組實現，時間復雜度O(1)）。
    • 需頻繁在首尾增刪（add(0, e)、remove(0)）：選LinkedList（鏈表實現，時間復雜度O(1)）。
  3. null元素處理：List允許null，contains(null)、indexOf(null)等方法可正常處理（用==判斷）。

通過上述API，可完成List的大部分操作。實際開發中，需根據業務場景（如增刪頻率、訪問方式）選擇合適的實現類，并注意遍歷中的并發修改問題。

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