第 26 章：集合框架入门 — Collection 与 List

学习目标

• 理解集合框架的整体架构
• 掌握 List 接口及其实现类
• 了解 ArrayList 和 LinkedList 的底层差异

一、集合框架全景图

二、List 接口

List：有序、可重复、可以按索引访问。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");           // ① 添加
list.add("B");
list.add(0, "C");        // ② 指定索引插入
list.get(0);             // ③ 按索引取
list.set(0, "X");        // ④ 修改
list.remove(0);          // ⑤ 按索引删除
list.size();             // ⑥ 长度

三、ArrayList vs LinkedList

维度	ArrayList	LinkedList
底层	动态数组	双向链表
随机访问	O(1)	O(n)
插入 / 删除	O(n)	O(1)
内存占用	较少	较多（节点指针）
适用场景	查多改少	增删多

何时用哪个？

// ✅ 99% 场景用 ArrayList
List<User> users = new ArrayList<>();

// ⚠️ 频繁插入删除（如队列、栈）才用 LinkedList
Queue<Task> tasks = new LinkedList<>();

四、ArrayList 扩容机制

默认扩容 1.5 倍（Java 8+），预分配大小可减少扩容开销。

五、List 常用方法

List<String> list = new ArrayList<>(List.of("A", "B", "C", "D"));

// 增
list.add("E");                       // 末尾
list.add(0, "F");                    // 指定位置

// 删
list.remove("A");                    // 按内容
list.remove(0);                      // 按索引

// 改查
list.set(0, "X");                    // 修改
list.get(0);                         // 访问
list.indexOf("C");                   // 查找位置

// 视图
List<String> sub = list.subList(1, 3);

// 遍历
for (String s : list) { }            // for-each
list.forEach(System.out::println);   // 方法引用

// 排序
list.sort(Comparator.naturalOrder());

// 转数组
String[] arr = list.toArray(new String[0]);

六、不可变 List

// JDK 9+
List<String> immutable = List.of("A", "B", "C");
// immutable.add("D");  // ❌ UnsupportedOperationException

七、本章小结

要点	关键
Collection	集合根接口
List	有序、可重复
ArrayList	默认首选，数组实现
LinkedList	频繁增删时考虑
扩容	1.5 倍增长

动手练习

练习 1：基础题

实现一个 removeAll：从 list 中移除所有指定值。

public static <T> void removeAll(List<T> list, T value)

练习 2：进阶题

比较 ArrayList 和 LinkedList 在 100 万次操作上的性能差异（用 System.currentTimeMillis()）。

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