List接口是Java集合框架中的核心接口之一，继承自Collection接口。它表示一个有序的集合（也称为序列），允许存储重复的元素，并且提供了丰富的操作方法。

一、添加元素的方法

这些方法用于向List中添加元素，支持灵活的插入操作。

1. boolean add(E e)

• 功能：在列表的末尾追加一个指定的元素。
• 返回值：返回true表示添加成功（通常总是true，除非底层实现有限制）。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("Apple"); // 列表变为 ["Apple"] list.add("Banana"); // 列表变为 ["Apple", "Banana"]
• 注意：如果列表有容量限制（如某些特殊实现），可能会抛出异常。

2. void add(int index, E element)

• 功能：在列表的指定位置插入元素，后续元素会向后移动。
• 参数：index是插入位置（从0开始），element是要插入的元素。
• 异常：如果index超出范围（index < 0 || index > size()），抛出IndexOutOfBoundsException。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana")); list.add(1, "Orange"); // 列表变为 ["Apple", "Orange", "Banana"]
• 使用场景：适用于需要在特定位置插入元素的场景，但频繁操作可能影响性能（尤其在ArrayList中）。

3. boolean addAll(Collection<? extends E> c)

• 功能：将另一个集合中的所有元素追加到列表末尾。
• 返回值：返回true表示列表发生了变化（即添加了元素）。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple")); List<String> more = Arrays.asList("Banana", "Orange"); list.addAll(more); // 列表变为 ["Apple", "Banana", "Orange"]
• 注意：集合c中的元素类型必须与List兼容。

4. boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)

• 功能：将另一个集合中的所有元素插入到指定位置，后续元素后移。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana")); List<String> more = Arrays.asList("Orange", "Grape"); list.addAll(1, more); // 列表变为 ["Apple", "Orange", "Grape", "Banana"]
• 异常：index超出范围时抛出IndexOutOfBoundsException。

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二、删除元素的方法

这些方法用于从List中移除元素，支持按索引或对象删除。

1. E remove(int index)

• 功能：删除指定位置的元素，并返回被删除的元素。
• 异常：index超出范围时抛出IndexOutOfBoundsException。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana")); String removed = list.remove(0); // 移除 "Apple"，返回 "Apple"，列表变为 ["Banana"]

2. boolean remove(Object o)

• 功能：删除列表中第一次出现的指定元素。
• 返回值：返回true表示成功删除，false表示元素不存在。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana", "Apple")); list.remove("Apple"); // 移除第一个 "Apple"，列表变为 ["Banana", "Apple"]
• 注意：依赖对象的equals()方法判断相等性。

3. boolean removeAll(Collection<?> c)

• 功能：移除列表中出现在指定集合c中的所有元素。
• 返回值：返回true表示列表发生了变化。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange")); list.removeAll(Arrays.asList("Apple", "Orange")); // 列表变为 ["Banana"]

4. boolean retainAll(Collection<?> c)

• 功能：仅保留列表中出现在指定集合c中的元素，删除其他元素。
• 返回值：返回true表示列表发生了变化。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange")); list.retainAll(Arrays.asList("Apple", "Orange")); // 列表变为 ["Apple", "Orange"]

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三、获取和设置元素的方法

这些方法用于访问或修改列表中的元素。

1. E get(int index)

• 功能：返回指定位置的元素。
• 异常：index超出范围时抛出IndexOutOfBoundsException。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana")); String item = list.get(1); // 返回 "Banana"

2. E set(int index, E element)

• 功能：用新元素替换指定位置的元素，并返回原来的元素。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana")); String old = list.set(0, "Orange"); // 返回 "Apple"，列表变为 ["Orange", "Banana"]

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四、查找和检查的方法

这些方法用于搜索元素或检查列表状态。

1. int indexOf(Object o)

• 功能：返回指定元素第一次出现的索引，未找到返回-1。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana", "Apple")); int index = list.indexOf("Apple"); // 返回 0

2. int lastIndexOf(Object o)

• 功能：返回指定元素最后一次出现的索引，未找到返回-1。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana", "Apple")); int index = list.lastIndexOf("Apple"); // 返回 2

3. boolean contains(Object o)

• 功能：检查列表是否包含指定元素。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana")); boolean has = list.contains("Banana"); // 返回 true

4. boolean containsAll(Collection<?> c)

• 功能：检查列表是否包含指定集合中的所有元素。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange")); boolean hasAll = list.containsAll(Arrays.asList("Apple", "Orange")); // 返回 true

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五、大小和判空的方法

这些方法用于检查列表的基本状态。

1. int size()

• 功能：返回列表中的元素数量。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana")); int size = list.size(); // 返回 2

2. boolean isEmpty()

• 功能：检查列表是否为空。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(); boolean empty = list.isEmpty(); // 返回 true

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六、子列表和视图的方法

这些方法用于操作列表的一部分。

1. List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)

• 功能：返回从fromIndex（包含）到toIndex（不包含）的子列表视图。
• 特点：子列表是原列表的“视图”，修改子列表会影响原列表，反之亦然。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange")); List<String> sub = list.subList(1, 3); // 返回 ["Banana", "Orange"] sub.set(0, "Grape"); // 原列表变为 ["Apple", "Grape", "Orange"]

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七、迭代和遍历的方法

这些方法支持遍历列表中的元素。

1. Iterator<E> iterator()

• 功能：返回一个迭代器，用于顺序遍历列表。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana")); Iterator<String> it = list.iterator(); while (it.hasNext()) { System.out.println(it.next()); // 输出 "Apple", "Banana" }

2. ListIterator<E> listIterator()

• 功能：返回一个支持双向遍历的列表迭代器。
• 特点：相比Iterator，支持向前遍历和修改元素。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana")); ListIterator<String> lit = list.listIterator(); while (lit.hasNext()) { lit.next(); } while (lit.hasPrevious()) { System.out.println(lit.previous()); // 输出 "Banana", "Apple" }

3. ListIterator<E> listIterator(int index)

• 功能：从指定位置开始返回列表迭代器。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange")); ListIterator<String> lit = list.listIterator(1); System.out.println(lit.next()); // 输出 "Banana"

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八、批量操作和转换的方法

这些方法用于批量处理或转换列表。

1. void clear()

• 功能：移除列表中的所有元素。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana")); list.clear(); // 列表变为空

2. Object[] toArray()

• 功能：返回包含列表所有元素的数组。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana")); Object[] array = list.toArray(); // 返回 {"Apple", "Banana"}

3. <T> T[] toArray(T[] a)

• 功能：返回指定类型的数组，若传入数组不足以容纳元素，会创建新数组。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana")); String[] array = list.toArray(new String[0]); // 返回 {"Apple", "Banana"}

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九、默认方法（Java 8+）

这些方法在Java 8中引入，增强了List的功能。

1. void sort(Comparator<? super E> c)

• 功能：根据指定比较器对列表排序。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("Banana", "Apple")); list.sort(Comparator.naturalOrder()); // 列表变为 ["Apple", "Banana"]

2. void replaceAll(UnaryOperator<E> operator)

• 功能：对每个元素应用操作符并替换。
• 示例：
  java List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("apple", "banana")); list.replaceAll(String::toUpperCase); // 列表变为 ["APPLE", "BANANA"]

3. Spliterator<E> spliterator()

• 功能：返回一个可分割迭代器，支持并行处理。
• 使用场景：适用于大数据量的并行遍历。

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十、其他方法

这些方法用于比较或生成哈希值。

1. boolean equals(Object o)

• 功能：比较两个列表是否相等（元素顺序和内容一致）。
• 示例：
  java List<String> list1 = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana")); List<String> list2 = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana")); boolean equal = list1.equals(list2); // 返回 true

2. int hashCode()

• 功能：返回列表的哈希值，用于哈希表等场景。
• 特点：与equals()一致的哈希值。

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总结与实现类特性

List接口的这些方法使其成为处理有序集合的强大工具。常见的实现类包括：

• ArrayList：基于动态数组，适合随机访问（get、set快），但插入删除较慢。
• LinkedList：基于双向链表，适合频繁插入和删除（add、remove快），但随机访问较慢。
• Vector：线程安全的ArrayList，性能较低，现代开发中较少使用。