JavaのList完全ガイド｜配列との違いから使い方・応用・トラブル対処まで徹底解説

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By 佐川 直弘 | Naohiro Sagawa (運営者)

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1. はじめに

JavaにおけるListの重要性とは？

Javaのプログラミングにおいて、「List」は非常に頻繁に登場するデータ構造です。特に複数の値をまとめて管理したい場面では、配列よりも柔軟で使いやすいため、多くの現場で重宝されています。

「List」はJavaコレクションフレームワークの中核を成すインターフェースであり、ArrayListやLinkedListなど、様々な実装クラスを通じて多様な場面に対応できる仕組みが整っています。データの追加・削除・検索・更新といった操作が直感的に行える点も、Listが支持される理由の一つです。

この記事の目的と対象読者

この記事では、「Java List」の基本から応用までを、初心者にもわかりやすく体系的に解説していきます。以下のような方を主な対象としています：

• Javaの学習を始めたばかりで、Listの使い方に不安がある方
• 配列（Array）とListの違いを明確に理解したい方
• ArrayListやLinkedListの使い分けに悩んでいる方
• 実務でListを使うにあたって基本を復習したい方

本記事を読み終えるころには、JavaにおけるListの基本的な考え方・実装方法・具体的な操作がしっかりと身につき、自信を持ってコーディングできるようになることを目指しています。

次章からは、まず「Listとは何か？」という基本的な部分から順を追って説明していきます。

2. Listとは？

Listの概要と特徴

Javaにおける「List」は、順序付きで要素を保持するコレクションのインターフェースです。最も大きな特徴は、要素の追加順が保持されることと、インデックス（0から始まる）を使って個々の要素にアクセスできることです。

Listは、コレクションフレームワークの一部として提供されており、次のような機能を持っています：

• 要素の重複を許可する
• インデックス指定で要素を取得・更新・削除できる
• 動的に要素数を増減できる（配列と異なり固定長ではない）

これにより、柔軟なデータ操作が可能になり、実務でも非常によく使われています。

配列（Array）との違い

Javaでは、配列（int[]やString[]など）も複数の値を保持する手段として存在しますが、Listとはいくつかの違いがあります。

このように、Listはより柔軟かつ高機能なコレクションとして、配列よりも実用性が高い場面が多いのです。

Listインターフェースとその実装クラス

JavaでListを使用する際は、基本的にListインターフェースを使って変数を宣言し、具体的なクラス（実装クラス）でインスタンスを生成します。代表的な実装クラスは以下の通りです：

• ArrayList
  配列に似た構造で高速なアクセスが可能。データの検索やランダムアクセスに強い。
• LinkedList
  各要素が前後の要素とリンクしている。挿入・削除が高速で、操作が頻繁にあるリスト向き。
• Vector
  ArrayListと似ていますが、スレッドセーフである代わりにやや重い。現在はあまり使われません。

一般的には、特別な理由がない限りArrayListが最もよく使われます。用途に応じて、後述するパフォーマンス比較を参考に使い分けると良いでしょう。

3. Listの基本的な使い方

JavaでListを使う際の基本操作を順を追って解説します。ここでは主にArrayListを例に、Listの代表的な操作を紹介します。

Listの宣言と初期化

まずは、ArrayListを用いたListの基本的な宣言と初期化です。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> fruits = new ArrayList<>();
    }
}

Listインターフェースで変数を宣言し、ArrayListでインスタンス化するのが一般的です。ジェネリクスを使って、格納する型（ここではString）を指定します。

要素の追加（add）

Listに要素を追加するには、add()メソッドを使用します。

fruits.add("りんご");
fruits.add("バナナ");
fruits.add("みかん");

これで、Listに3つの要素が順番に追加されます。Listは追加順を保持します。

要素の取得（get）

指定したインデックスの要素を取得するには、get(int index)を使います。

System.out.println(fruits.get(0)); // 「りんご」が表示される

インデックスは0から始まる点に注意してください。

要素の更新（set）

ある位置の要素を更新したい場合は、set(int index, E element)を使います。

fruits.set(1, "ぶどう"); // 2番目の要素「バナナ」が「ぶどう」に置き換わる

要素の削除（remove）

特定のインデックスまたは要素そのものを削除することもできます。

fruits.remove(0);           // 先頭の要素を削除
fruits.remove("みかん");    // 「みかん」を削除（最初に一致したものだけ）

Listのサイズ取得（size）

現在の要素数は、size()メソッドで取得できます。

System.out.println(fruits.size()); // 2などが返る

要素の存在確認（contains）

特定の要素がListに含まれているかどうかを確認するには、contains()を使います。

if (fruits.contains("ぶどう")) {
    System.out.println("ぶどうはあります");
}

まとめ：よく使う基本操作一覧

4. Listの操作例

この章では、JavaのListを使った実際の操作例を紹介します。リスト内の要素を順番に処理したい場面は非常に多く、ここではforループ、拡張forループ、Stream APIを使った代表的な方法を取り上げます。

forループによる走査

もっとも基本的な方法は、forループを用いてインデックスを使って要素を取り出す方法です。

List<String> fruits = new ArrayList<>();
fruits.add("りんご");
fruits.add("バナナ");
fruits.add("みかん");

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

この方法は、インデックスを使った細かい制御が可能です。例えば、偶数番目だけ処理したい場合などに有効です。

拡張forループ（for-each）による走査

インデックスを気にせずすべての要素を順番に処理したい場合は、拡張forループが便利です。

for (String fruit : fruits) {
    System.out.println(fruit);
}

記述がシンプルで読みやすく、もっともよく使われる方法の一つです。処理が単純な場合にはこれで十分対応できます。

ラムダ式とStream APIによる走査

Java 8以降では、Stream APIとラムダ式を使った書き方も可能です。

fruits.stream().forEach(fruit -> System.out.println(fruit));

この記法は、複数の処理をつなげて記述できることが強みです。例えば、特定の条件でフィルタリングしてから出力することも簡単にできます。

fruits.stream()
      .filter(fruit -> fruit.contains("ん"))
      .forEach(System.out::println);

この例では、「ん」が含まれる果物だけを出力します。関数型スタイルでのコーディングに慣れたい方には特におすすめです。

各方法の使い分け

5. ArrayListとLinkedListの違いと使い分け

JavaのListインターフェースを実装する代表的なクラスとして、ArrayListとLinkedListがあります。どちらもListとして同じように使えますが、内部構造やパフォーマンス特性に違いがあるため、適切な場面で使い分けることが重要です。

ArrayListの特徴と適した用途

ArrayListは、内部的に動的配列（可変長の配列）を利用しています。

主な特徴：

• ランダムアクセス（インデックス指定）に非常に高速
• 要素の追加は、リストの末尾であれば高速（平均O(1)）
• 中間への挿入・削除は遅くなる（O(n)）

適している場面：

• 頻繁に検索（get()）する場面
• 要素数が事前にある程度予測できる場面
• 要素の追加・削除が少ない、読み取り中心の処理

List<String> list = new ArrayList<>();

LinkedListの特徴と適した用途

LinkedListは、双方向連結リストの構造で実装されています。

主な特徴：

• 要素の追加・削除が高速（特に先頭や末尾）
• ランダムアクセス（get(index)）は遅い（O(n)）
• メモリ消費量はArrayListよりやや多い

適している場面：

• 頻繁に要素を挿入・削除する場面（特に先頭や中間）
• キュー（Queue）やスタック（Stack）のように使いたい場合
• イテレーション中心で、インデックスアクセスが不要な場合

List<String> list = new LinkedList<>();

パフォーマンスの比較

以下の表は、よく使われる操作における理論上の計算量（ビッグO表記）です。

※ 実際の処理時間は、データサイズやJVMの最適化などにも影響を受けます。

実務での使い分けのポイント

• 「データを一覧として扱い、インデックスでアクセスする」ならArrayList
• 「先頭・中間での挿入・削除が多い」ならLinkedList
• パフォーマンスがシビアな処理では、必ずベンチマークを取って検証する

6. Listの応用的な使い方

ここでは、JavaのListをさらに便利に使うための応用的なテクニックを紹介します。Listは単なるデータの集合体としてだけでなく、ソート、シャッフル、フィルタ、変換などを通して多様な処理を行うことができます。

Listのソート（Collections.sort）

Collections.sort()を使えば、List内の要素を昇順にソートすることができます。要素はComparableインターフェースを実装している必要があります。

import java.util.*;

List<String> fruits = new ArrayList<>();
fruits.add("バナナ");
fruits.add("りんご");
fruits.add("みかん");

Collections.sort(fruits);

System.out.println(fruits); // [みかん, りんご, バナナ]

独自の順序でソートする場合（Comparator使用）

fruits.sort(Comparator.reverseOrder()); // 降順に並び替え

Listのシャッフル（Collections.shuffle）

要素の順番をランダムに入れ替えるには、Collections.shuffle()が使えます。

Collections.shuffle(fruits);
System.out.println(fruits); // [バナナ, みかん, りんご]（例）

ゲームの山札やランダムな表示順が欲しいときに便利です。

Stream APIによるフィルタリング（filter）

Java 8以降のStreamを使えば、条件に合った要素だけを抽出する処理が簡潔に書けます。

List<String> filtered = fruits.stream()
    .filter(fruit -> fruit.contains("ん"))
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(filtered); // [みかん, りんご]

Stream APIによる変換（map）

要素を別の形式に変換したい場合には、map()を使用します。

List<Integer> lengths = fruits.stream()
    .map(String::length)
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(lengths); // 各果物名の文字数 [3, 3, 2] など

map()はデータの形式変換や前処理において強力なツールです。

応用操作まとめ

7. よくあるエラーとその対処法

JavaでListを扱う際、初心者が特につまずきやすいのが「例外（エラー）」です。ここでは、実際によく発生する代表的なエラーとその原因、解決方法を具体的に解説します。

IndexOutOfBoundsException（インデックス範囲外エラー）

発生原因：

存在しないインデックスにアクセスしようとした場合に発生します。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("りんご");

System.out.println(list.get(1)); // エラー：Index 1 out of bounds

対処法：

アクセス前にサイズを確認するか、インデックスが有効かどうかを条件分岐で制御します。

if (list.size() > 1) {
    System.out.println(list.get(1));
}

NullPointerException（ヌルポインタ例外）

発生原因：

ListそのものやListの要素がnullである状態でメソッドを呼び出した場合に発生します。

List<String> list = null;
list.add("りんご"); // NullPointerException発生

対処法：

変数がnullでないことを事前に確認する、またはOptionalなどを活用する。

if (list != null) {
    list.add("りんご");
}

または、初期化忘れに注意しましょう：

List<String> list = new ArrayList<>(); // 正しい初期化

ConcurrentModificationException（同時変更例外）

発生原因：

for-eachループやIteratorでListを走査中に、Listを直接変更した場合に発生します。

for (String fruit : list) {
    if (fruit.equals("バナナ")) {
        list.remove(fruit); // ConcurrentModificationException
    }
}

対処法：

Iteratorを使って安全に削除するか、removeIf()などのメソッドを使用します。

Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    if (it.next().equals("バナナ")) {
        it.remove(); // 安全に削除
    }
}

または、Java 8以降なら簡潔に：

list.removeIf(fruit -> fruit.equals("バナナ"));

その他の注意点

• Listがnullでないことの確認
• 変数宣言だけして使わないケースが非常に多いです。初期化は必須です。
• インデックスは0から始まることの理解
• 初心者にありがちな「1番目がインデックス1」と勘違いしがちです。

エラー対策まとめ

8. まとめ

JavaのListの基礎を振り返る

本記事では、JavaにおけるListの基本から応用までを、段階的に解説してきました。ListはJavaのコレクションの中でも特に利用頻度が高く、データを柔軟に扱うための重要な道具です。

まず、Listとは何かを押さえたうえで、以下のようなポイントを学びました：

• Listは順序付き・重複許可のコレクションで、インデックス操作が可能
• ArrayListとLinkedListという代表的な実装クラスがあり、特徴と用途が異なる
• 基本操作（追加、取得、更新、削除、検索）を使いこなすことで自在にデータ操作が可能
• forループ、拡張forループ、Stream APIなど、状況に応じた繰り返し処理
• ソートやフィルタ、変換といった応用処理にも対応
• よくあるエラーとその原因・対処法を理解することで、トラブルを未然に防げる

ArrayListとLinkedListの使い分け

どちらのList実装を使うべきかは、処理の内容とデータ量に応じて適切に選ぶことが大切です。以下のような判断が目安となります：

• ArrayList：ランダムアクセスが多く、読み取りが中心
• LinkedList：挿入・削除が頻繁に発生し、アクセス順が重要

今後の学習に向けて

ListはJavaのコレクションの「入口」に過ぎません。より高度なデータ構造やユーティリティを扱うには、以下のようなクラス・機能への理解を深めるとよいでしょう：

• Set・Map：ユニークな要素管理、キーと値のペア構造
• Collectionsユーティリティクラス：ソート、最小・最大の取得など
• Stream APIの活用：関数型プログラミングの導入
• ジェネリクスの理解：型安全なコレクション操作

Listの基礎をマスターすれば、Javaのプログラミング全体が格段に扱いやすくなります。

よくある質問（FAQ）

JavaのListに関して、初心者の方が特に疑問に思いやすいポイントをまとめました。実務でも遭遇しやすい内容を厳選しています。

Q1. JavaのListと配列（Array）の違いは何ですか？

A. 配列は要素数が固定されており、宣言時にサイズを決める必要があります。一方、Listはサイズが可変で、要素の追加や削除が柔軟に行えます。さらに、Listは多くの便利なメソッド（add, remove, containsなど）を備えており、可読性・保守性の面でも優れています。

Q2. ArrayListとLinkedListはどちらを使えばいいですか？

A. 主にランダムアクセス（インデックス指定の取得）が多い場合はArrayList、要素の挿入・削除が頻繁に発生する場合はLinkedListが適しています。迷った場合はArrayListから始めるのが一般的です。

Q3. Listにはプリミティブ型（intやdoubleなど）を格納できますか？

A. 直接はできません。JavaのListはオブジェクト型のみを扱うため、intなどのプリミティブ型は、対応するラッパークラス（Integer, Doubleなど）を使用する必要があります。

List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
numbers.add(10); // オートボクシングされてInteger型として格納される

Q4. Listの要素を並び替えたいのですが、どうすればよいですか？

A. Collections.sort(list)を使うことで昇順にソートできます。また、独自の並び順でソートしたい場合は、Comparatorを指定することで自由に順序付けが可能です。

Q5. 要素を重複なく管理したい場合はどうすればよいですか？

A. Listは重複を許可するコレクションです。重複を避けたい場合は、Set（例：HashSet）の使用を検討してください。ただし、順序が保証されない点には注意が必要です。Listのまま重複を排除したい場合は、次のようなStream処理も可能です。

List<String> distinctList = list.stream()
    .distinct()
    .collect(Collectors.toList());

Q6. Listの中身をすべて消去したいときはどうしますか？

A. clear()メソッドを使うと、Listのすべての要素を削除できます。

list.clear();

Q7. Listの中で最もよく使う操作は何ですか？

A. 現場で最も頻繁に使われるのは、add（追加）、get（取得）、remove（削除）、size（サイズ取得）です。これらをマスターすれば、基本的な処理はほぼカバーできます。