一、遍历 List 的不同方式

1. 使用传统的 for 循环

传统的 for 循环是遍历 List 的一种经典方式。通过索引访问 List 中的元素，非常直观。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Apple");
list.add("Banana");
list.add("Cherry");

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.println(list.get(i));
}

实现原理：

• 通过 for 循环的索引变量来逐个访问 List 中的元素。
• 适合需要通过索引访问元素的场景。
• 如果 List 是 ArrayList，索引访问的时间复杂度为 O(1)，效率很高。但如果 List 是 LinkedList，索引访问的时间复杂度为 O(n)，因为需要从头遍历到指定索引位置，效率较低。

优点：

• 直观简单，易于理解。
• 适合需要访问元素索引的场景。

缺点：

• 在 LinkedList 上性能较差。
• 代码较为冗长。

2. 使用增强的 for-each 循环

Java 5 引入了增强的 for 循环（也叫 for-each 循环），使得遍历集合更加简洁和直观。

for (String item : list) {
    System.out.println(item);
}

实现原理：

• for-each 循环在底层使用了 Iterator 进行遍历。
• for-each 循环会自动处理迭代器的创建和管理，开发者不需要手动处理这些细节。

优点：

• 代码简洁，易读性高。
• 不需要处理索引，避免了数组越界的风险。

缺点：

• 无法在遍历时修改 List 的结构（如增加或删除元素），除非使用 Iterator 的 remove 方法。
• 不适合需要索引或反向遍历的场景。

3. 使用 Iterator

Iterator 是 Java 集合框架提供的用于遍历集合的标准接口，适用于所有集合类。它允许在遍历时安全地删除元素。

Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    String item = iterator.next();
    System.out.println(item);
    // 可以安全地删除当前元素
    if (item.equals("Banana")) {
        iterator.remove();
    }
}

实现原理：

• Iterator 提供了统一的接口用于遍历集合。它通过 hasNext() 判断是否有下一个元素，通过 next() 获取当前元素并移动指针。
• Iterator 的 remove() 方法可以在遍历时安全地删除当前元素。

优点：

• 允许安全地在遍历过程中删除元素。
• 可以遍历任何类型的集合，不仅限于 List。

缺点：

• 语法相对 for-each 循环略显繁琐。
• 只能单向遍历，不能逆向遍历。

4. 使用 ListIterator

ListIterator 是 Iterator 的子接口，专门用于 List。它提供了更多的功能，如双向遍历、插入和替换元素等。

ListIterator<String> listIterator = list.listIterator();
while (listIterator.hasNext()) {
    String item = listIterator.next();
    System.out.println(item);
    // 可以在当前位置插入元素
    if (item.equals("Banana")) {
        listIterator.add("Blueberry");
    }
}

while (listIterator.hasPrevious()) {
    String item = listIterator.previous();
    System.out.println(item);
}

实现原理：

• ListIterator 是专为 List 设计的迭代器，支持从前向后（正向）和从后向前（反向）遍历 List。
• 它提供了额外的方法，如 add()、set() 等，允许在遍历过程中插入或替换元素。

优点：

• 支持双向遍历。
• 允许在遍历时插入或替换元素。
• 对于需要复杂操作（如双向遍历或在遍历时插入元素）的场景非常有用。

缺点：

• 语法较为复杂。
• 主要适用于 List，不适用于其他类型的集合。

5. 使用 forEach 方法与 Lambda 表达式

Java 8 引入了 forEach 方法和 Lambda 表达式，进一步简化了集合的遍历操作。

list.forEach(item -> System.out.println(item));

实现原理：

• forEach 是 Iterable 接口中的默认方法，它接受一个 Consumer 函数式接口作为参数。通过 Lambda 表达式，开发者可以直接将操作逻辑传递给 forEach 方法。

优点：

• 代码极为简洁，适合简单的遍历操作。
• 支持并行流操作，适合大规模数据集的处理。

缺点：

• 不允许在遍历时修改集合结构（如增加或删除元素）。
• 对于复杂操作（如需要索引、条件遍历等）不太直观。

6. 使用 Stream API

Java 8 引入了 Stream API，使得集合的遍历和处理更加函数化和声明化。Stream API 允许对集合进行过滤、映射和归约等操作。

list.stream().forEach(System.out::println);

实现原理：

• stream() 方法将 List 转换为一个流（Stream），可以在流上进行各种操作，如过滤、排序、映射等。
• forEach 是 Stream API 中的一个终端操作，用于遍历流中的元素。

优点：

• 支持链式调用，代码简洁且具有高度可读性。
• 支持并行流（Parallel Stream），可以显著提升在多核 CPU 上的性能。

缺点：

• 不允许在遍历时修改集合结构。
• 可能对简单的遍历操作来说显得过于复杂。

二、Java 中 List 遍历的最佳实践

根据不同场景选择合适的遍历方式可以显著提升代码的性能和可维护性：

1. 使用增强的 for-each 循环作为默认选择

   • 如果只需要遍历 List，并且不需要修改集合结构或访问元素的索引，for-each 循环是最简洁和直观的选择。

2. 使用传统的 for 循环进行索引访问

   • 当你需要根据索引访问元素，或者需要对 List 进行部分遍历时，传统的 for 循环是非常有效的选择。尤其在 ArrayList 上，索引访问的效率非常高。

3. 使用 Iterator 进行安全的删除操作

   • 如果需要在遍历过程中删除元素，使用 Iterator 是最安全的方式，可以避免 ConcurrentModificationException 异常。

4. 使用 ListIterator 进行复杂的遍历操作

   • 当需要双向遍历、插入或替换元素时，ListIterator 提供了更强大的功能。

5. 使用 Stream API 进行复杂的集合处理

   • 如果需要对集合进行复杂的操作，如过滤、映射、排序等，Stream API 提供了一种声明性的方法，可以使代码更加清晰易读。

6. 注意集合类型的选择

   • 在选择遍历方式时，还需要考虑 List 的具体实现。例如，ArrayList 适合索引访问，而 LinkedList 更适合 Iterator 或 ListIterator。

三、总结

Java 提供了多种遍历 List 的方式，每种方式都有其特定的使用场景和特点。选择合适的遍历方式不仅能提高代码的性能，还能使代码更加简洁和易维护。在常规的遍历操作中，增强 for-each 循环和 Iterator 是最常用的选择；而在复杂的操作场景中，ListIterator 和 Stream API 提供了更强大的功能。理解并合理使用这些遍历方式，将有助于编写高效的 Java 程序。