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Java 中的 List 接口有哪些实现类？

article 2025/2/9 7:04:47

以下是Java中List接口的主要实现类及其特点的详细总结：

Java List 接口的主要实现类

1. ArrayList

实现方式：基于动态数组
特点：
- 查询高效：支持随机访问（通过索引），时间复杂度为O(1)
- 增删较慢：中间插入/删除需移动元素，时间复杂度为O(n)
- 非线程安全：多线程环境下需外部同步
- 扩容机制：默认初始容量10，每次扩容为原容量的1.5倍
适用场景：频繁查询、较少增删（如缓存数据存储）

示例代码：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Java");
String element = list.get(0); // 快速访问

2. LinkedList

实现方式：基于双向链表
特点：
- 增删高效：头尾插入/删除时间复杂度为O(1)
- 查询较慢：需遍历链表，时间复杂度为O(n)
- 额外功能：实现了Deque接口，可用作队列或栈
适用场景：频繁增删或需要队列/栈操作（如任务调度队列）

示例代码：

LinkedList<Integer> queue = new LinkedList<>();
queue.offer(1); // 入队
int first = queue.poll(); // 出队

3. Vector

实现方式：线程安全的动态数组
特点：
- 同步方法：所有操作使用synchronized修饰，保证线程安全
- 性能瓶颈：高并发场景下锁竞争严重
- 历史遗留：JDK1.0存在，现多被替代方案取代

替代方案：

// 使用Collections工具类包装
List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

// 或使用并发容器
CopyOnWriteArrayList<String> safeList = new CopyOnWriteArrayList<>();

4. CopyOnWriteArrayList (JUC包)

实现方式：写时复制（Copy-On-Write）技术
特点：
- 读操作无锁：读取基于快照，无并发问题
- 写操作加锁：修改时复制新数组，保证最终一致性
- 内存消耗大：频繁写入会导致内存占用飙升
适用场景：读多写极少（如事件监听器列表）

示例代码：

CopyOnWriteArrayList<String> listeners = new CopyOnWriteArrayList<>();
// 添加监听器（写操作较少）
listeners.add("Listener1");
// 遍历监听器（读操作频繁）
listeners.forEach(System.out::println);

5. 特殊实现类

Stack（已过时）：

继承自Vector，提供栈操作（push/pop）

建议替代方案：

Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>(); // 更高效的栈实现
stack.push(1);
int top = stack.pop();

Arrays.ArrayList（内部类）：

通过Arrays.asList()创建
固定大小：不支持增删操作

示例：

List<String> fixedList = Arrays.asList("A", "B", "C");
// fixedList.add("D"); // 抛出UnsupportedOperationException

Collections.EmptyList：
- 不可变的空列表
- 使用场景：避免返回null的空集合表示
- 示例：
```
List<String> emptyList = Collections.emptyList();
```

选择策略对比表

场景需求	推荐实现类	关键优势
高频随机访问	ArrayList	O(1)索引访问
频繁增删操作	LinkedList	O(1)头尾插入/删除
多线程读多写少	CopyOnWriteArrayList	无锁读+数据一致性
多线程读写均衡	Collections.synchronizedList	灵活同步控制
需要栈/队列功能	LinkedList/ArrayDeque	直接支持push/pop等操作
只读数据或固定集合	Arrays.ArrayList	零内存开销