【集合框架List接口】
👉 用 ArrayList 存数据，结果插入时卡住了？
👉 想删除某个元素，却发现索引错乱了？
👉 不知道该用 ArrayList 还是 LinkedList，选错了导致性能瓶颈？
一、List 是什么？—— 有序可重复的“列表”
🎯 核心特点
- 有序（Ordered）：元素按插入顺序排列
- 允许重复：可以存储多个相同的值
- 支持索引访问：可以通过
get(index)快速定位元素
✅ 典型场景：
- 用户列表展示
- 购物车商品管理
- 日志记录
🖼️ 图示：List 的逻辑结构
+--------+ +--------+ +--------+
| index0 | -> | index1 | -> | index2 | -> ...
+--------+ +--------+ +--------+
| valueA | | valueB | | valueC |
+--------+ +--------+ +--------+✅ 核心操作：
- 添加元素：
add(E e) - 获取元素：
get(int index) - 删除元素：
remove(int index)
二、List 的核心实现类
1. ArrayList —— 基于“动态数组”的实现
🎯 核心特性
- 底层是数组：
Object[] elementData - 支持快速随机访问：通过索引直接定位，时间复杂度
O(1) - 动态扩容：当容量不够时，自动扩展（默认扩容 1.5 倍）
- 非线程安全
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Apple");
list.add("Banana");
String first = list.get(0); // 快速获取第一个元素🔍 动态扩容机制
private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
// 新容量 = 旧容量 + 旧容量/2 （即 1.5 倍）
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
// 创建新数组，复制数据
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}内存变化：
扩容前：[Apple][Banana] (容量=2, size=2)
扩容后：[Apple][Banana][ ] (容量=3, size=2)✅ 建议：初始化时指定合理容量，避免频繁扩容影响性能。
❌ 经典误区：中间插入/删除慢
// 错误：频繁在中间插入/删除，导致后面元素移动，性能 O(n)
list.add(1, "Orange"); // 插入到索引 1
list.remove(1); // 删除索引 1✅ 结论：
ArrayList适合查询多、增删少的场景。
2. LinkedList —— 基于“双向链表”的实现
🎯 核心特性
- 底层是双向链表：每个节点包含前后指针
- 头尾增删快：时间复杂度
O(1) - 支持栈/队列操作：实现了
Deque接口 - 非线程安全
LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
list.addFirst("Apple"); // 头插
list.addLast("Banana"); // 尾插
String first = list.getFirst(); // 快速获取第一个元素🖼️ 图示：双向链表的内存布局
地址 2000: +--------+--------+--------+
|prev=null| data=A |next=3000|
+--------+--------+--------+
地址 3000: +--------+--------+--------+
|prev=2000| data=B |next=null|
+--------+--------+--------+逻辑结构：
head tail
| |
v v
+--------+ +--------+
|null|A|<--->|A|B|null|
+--------+ +--------+
2000 3000✅ 适用场景：频繁在头部或尾部增删元素，如消息队列、栈操作。
❌ 经典误区：随机访问慢
// 错误：频繁随机访问，导致遍历整个链表，性能 O(n)
String third = list.get(2); // 需要遍历两次才能找到第三个元素✅ 结论：
LinkedList适合头尾操作多、随机访问少的场景。
三、List 的常用方法详解
1. 添加元素
// 在末尾添加
list.add("Apple");
// 在指定位置插入
list.add(1, "Banana"); // 插入到索引 12. 获取元素
// 通过索引获取
String first = list.get(0);
// 获取第一个/最后一个元素
String first = list.get(0);
String last = list.get(list.size() - 1);3. 删除元素
// 删除指定位置的元素
list.remove(1); // 删除索引 1 的元素
// 删除指定对象（第一次出现）
list.remove("Apple");4. 替换元素
// 替换指定位置的元素
list.set(1, "Grape"); // 将索引 1 的元素替换为 Grape5. 查找元素
// 判断是否包含某个元素
boolean contains = list.contains("Apple");
// 查找元素的位置
int index = list.indexOf("Apple"); // 返回第一个 Apple 的索引
int lastIndex = list.lastIndexOf("Apple"); // 返回最后一个 Apple 的索引6. 子列表操作
// 获取子列表
List<String> subList = list.subList(1, 3); // 包含索引 1 和 2 的元素四、List 的线程安全版本
1. Collections.synchronizedList() —— 简单粗暴的同步
List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
synchronized (syncList) {
syncList.add("Apple");
}❌ 缺点：
- 整个
List对象加锁，粒度过大，性能差。 - 不支持并发读写，可能导致阻塞。
2. CopyOnWriteArrayList —— 写时复制的线程安全 List
🎯 核心特性
- 写时复制：每次修改（
add,remove）都会创建一个新数组副本。 - 适用于读多写少的场景：读操作无锁，写操作加锁但不影响读。
List<String> cowList = new CopyOnWriteArrayList<>();
cowList.add("Apple");
cowList.add("Banana");✅ 适用场景：
- 并发读多、写少的场景，如日志记录、事件监听器等。
五、高频问题 & 高分回答
Q1: ArrayList 和 LinkedList 如何选择？
答：
ArrayList：基于数组，查询快（O(1)），增删慢（O(n)）； 适合随机访问多、增删少的场景。LinkedList：基于链表，增删快（O(1)头尾），查询慢（O(n)）； 适合频繁头尾增删的场景，或实现栈/队列。 我们项目中用户列表用ArrayList，消息队列用LinkedList。
Q2: ArrayList 的扩容机制是怎样的？
答：
- 默认容量 10；
- 扩容时，新容量 = 原容量 × 1.5；
- 使用
Arrays.copyOf()复制数据； - 扩容是耗时操作，建议初始化时指定合理容量。
Q3: LinkedList 的优势和劣势是什么？
答：
- 优势：头尾增删快（
O(1)），支持栈/队列操作； - 劣势：随机访问慢（
O(n)），内存开销稍大（每个节点有前后指针）。 适合频繁头尾操作的场景，如消息队列、栈操作。
Q4: CopyOnWriteArrayList 的工作原理？
答：
- 写时复制：每次修改（
add,remove）都会创建一个新数组副本； - 读操作无锁，写操作加锁但不影响读；
- 适用于读多写少的场景，如日志记录、事件监听器等。
六、总结：一张表搞懂 List 的选型
场景 | 推荐实现 | 关键点 |
|---|---|---|
随机访问多、增删少 | ArrayList | 查询快，扩容注意 |
头尾增删多、随机访问少 | LinkedList | 头尾操作极快，随机访问慢 |
并发读多写少 | CopyOnWriteArrayList | 写时复制，读无锁 |
🔚 最后一句话
List是 Java 集合框架中最基础、最常用的接口之一。 它不仅仅是一个“容器”，更是我们日常开发中处理有序数据的核心工具。 只有当你真正理解了ArrayList的扩容机制、LinkedList的双向链表结构， 以及CopyOnWriteArrayList的写时复制原理， 你才能写出高效、健壮、专业的 Java 代码！
希望这篇能帮你彻底搞懂 List 接口及其常见实现！
本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。
原始发表：2025-08-27，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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