Java List 初始化指南：最佳實踐、範例與效能技巧

1. 介紹

在 Java 程式設計中，「List 初始化」是最基礎且最重要的概念之一。相較於陣列，List 支援動態調整大小，且有多種實作（如 ArrayList、LinkedList），因此在日常開發任務中被廣泛使用。然而，許多開發者仍會困惑於「該使用哪種初始化方式？」或「各種做法之間有何差異？」等問題。
本文將清楚說明 Java 中 List 的基本特性、初始化的目的，以及可供選擇的不同初始化方法——特別針對新手。除此之外，我們也會提供實務上常見的範例、常見陷阱，以及如何依據使用情境挑選最適合的方式。如果你想學會最佳的 List 初始化技巧，或在與其他文章的比較中取得優勢，這篇指南將非常有幫助。

2. List 基礎與初始化的重要性

在 Java 中，List 是一種可以儲存有序、可變長度資料的集合。最常使用的實作是 ArrayList，但還有 LinkedList、Vector 等多種選擇。相較於陣列，List 提供彈性的大小調整以及簡易的新增、刪除操作。

【List 的特性】

• 保留順序：元素會依插入的順序保存。
• 允許重複：可存放多個相同的值。
• 動態大小：不需要事先指定大小，元素可以自由加入或移除。

然而，不同的初始化方式會有不同的行為表現，依據目標選擇合適的方法相當重要。

【為何初始化很重要】
選擇正確的 List 初始化技巧高度取決於你的使用情境。例如：

• 建立空的 List 只需要一個簡單的方法。
• 建立帶有初始值的 List 可能需要另一種做法。
• 若需要不可變的 List，則某些方法較為適合。

此外，現代 Java 版本提供了更簡潔的語法以提升效能。了解這些選項能顯著提升開發效率。

【List 與陣列的差異】
Java 陣列是固定長度的，必須在宣告時決定大小。相對地，List 支援動態調整大小，因而在實務上更受青睞。但根據不同的初始化技巧與內部實作，可能會出現效能差異或功能限制，正確的使用方式相當重要。

3. 五種 List 初始化方式

Java 提供了多種初始化 List 的方法。最適合的方式取決於你的使用情境、Java 版本，以及之後是否需要新增或刪除元素。本節將說明五種常見的初始化技巧，並說明其特性與最佳使用情境。

3.1 建立空的 List

這是最基礎的初始化方式，適用於想先得到一個空 List，之後再自行加入元素的情況。

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

• 使用情境：之後會加入元素時。
• 重點：最初為空，但可透過 add() 任意加入元素。若有需要，也可以改用其他實作（如 LinkedList）以符合不同需求。

3.2 使用 Arrays.asList

當你想快速從多個值或陣列建立 List 時，Arrays.asList() 十分便利。只要一行程式碼即可產生帶有初始值的 List。

List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");

• 使用情境：從多個固定值建立 List 時。
• 注意：此方式建立的 List 大小固定，不允許使用 add() 或 remove() 進行新增或刪除。但可使用 set() 變更已存在的值。
• 若需修改：可再建立新的 ArrayList，範例如下：

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

3.3 使用 List.of（Java 9 以上）

從 Java 9 開始，List.of() 讓建立 不可變 List 變得簡單。

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

• 使用情境：當內容固定且不需要變更時。
• 特性：使用此方法建立的 List 為 完全不可變。不允許任何修改——包括 add()、remove()，甚至 set()。這非常適合常數與安全關鍵資料。

3.4 使用實例初始化子

這種較少使用的技巧在匿名類別中使用實例初始化子，允許在單一表達式內進行多行或複雜的初始化。

List<String> list = new ArrayList<>() {{
    add("A");
    add("B");
    add("C");
}};

• 使用情境：需要大量元素或複雜的初始化邏輯時。
• 注意：因會產生匿名類別，基於記憶體與可維護性考量，不建議在大型專案或效能關鍵環境中使用。

3.5 以初始容量建立 ArrayList

List<String> list = new ArrayList<>(100);

• 使用情境：預期會插入大量元素且已知大致大小時。
• 好處：減少內部重新調整大小的操作，提升效能。

多樣的初始化方法讓 Java 開發者能依情境選擇最有效的方式。

4. 各初始化方法比較

本節比較先前介紹的五種初始化技巧，提供條理化的概覽，協助在不確定時決定使用哪種方法。

【主要比較點】

【關鍵選擇指引】

• 如果之後需要新增或移除元素 ⇒ new ArrayList<>() 或 new ArrayList<>(Arrays.asList(...))
• 如果想要由固定值建立 List，且不會新增/移除 ⇒ Arrays.asList(...)
• 如果需要完全不可變的 List（安全關鍵） ⇒ List.of(...)（Java 9 以上）
• 如果需要多行或複雜的初始化邏輯 ⇒ 實例初始化子
• 如果預期有大量元素且想提升效能 ⇒ new ArrayList<>(initial capacity)

【備註】

• 由 Arrays.asList 建立的 List 大小固定——新增或移除元素會拋出 UnsupportedOperationException。
• List.of 支援零個或多個元素，但它是不可變的——無法使用 add、remove 與 set。
• 實例初始化子功能強大，但會產生匿名類別，可能影響可讀性與效能。

根據使用目的、安全性與效能選擇合適的初始化方法，是有效 Java 開發的關鍵。

5. 實作使用範例

本節提供先前介紹的每種 List 初始化方法的實作範例，透過具體情境的檢視，讓您更了解哪種方法最適合自己的使用情境。

5.1 建立空 List 並於之後加入值

List<String> names = new ArrayList<>();
names.add("Satou");
names.add("Suzuki");
names.add("Takahashi");
System.out.println(names); // Output: [Satou, Suzuki, Takahashi]

說明：
這是最基本的用法。當您想事先準備一個空 List，之後再加入值（例如來自使用者輸入或迴圈）時非常有用。

5.2 使用 Arrays.asList 建立固定大小的 List

List<String> fruits = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Mikan");
System.out.println(fruits); // Output: [Apple, Banana, Mikan]
// fruits.add("Grape"); // ← This will cause an error
fruits.set(0, "Pineapple"); // This is allowed
System.out.println(fruits); // Output: [Pineapple, Banana, Mikan]

說明：
此方法適合處理固定資料集或立即處理值的情況。但不允許新增或移除元素，需特別留意。

5.3 使用 List.of（Java 9 以上）建立不可變 List

List<String> colors = List.of("Red", "Blue", "Green");
System.out.println(colors); // Output: [Red, Blue, Green]
// colors.add("Yellow"); // ← Will throw an exception

說明： 這適用於不應被修改的常數清單或值，特別是在安全性與不可變性很重要的情況下。

5.4 使用實例初始化子設定複雜的初始值

List<Integer> numbers = new ArrayList<>() {{
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        add(i * i); // 1, 4, 9, 16, 25
    }
}};
System.out.println(numbers); // Output: [1, 4, 9, 16, 25]

說明： 當需要在初始化時使用迴圈、條件或複雜邏輯時很有用。它功能強大，但因匿名類別的額外開銷，在大型系統中不建議使用。

5.5 以初始容量加入大量資料

List<Integer> bigList = new ArrayList<>(1000);
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    bigList.add(i);
}
System.out.println(bigList.size()); // Output: 1000

說明： 處理大型資料集時，指定初始容量可減少重新調整大小的操作，提升效能。根據實際情境選擇正確的初始化方式，可改善可讀性、效能與可維護性。

6. 小結

在本篇文章中，我們探討了在 Java 中初始化 List 的多種方法——從基本概念與實作範例，到比較與最佳實踐。雖然 List 的初始化乍看之下似乎很簡單，但最佳方法會因使用情境與需求而有很大差異。
重點回顧：

• List 有順序、允許重複，且支援動態調整大小，較陣列更具彈性。
• Java 提供多種初始化方式：空 List、帶初始值的 List、不可變 List、具指定初始容量的 List 等。
• 選擇適當的方法取決於是否需要新增/移除元素、處理固定資料、確保不可變性，或有效管理大量資料集。
• Arrays.asList 與 List.of 各有特定限制（固定大小或完全不可變），因此必須了解其行為。

當您在實務開發或學習中遇到 List 初始化時，請回顧本指南以選擇最合適的方法。希望本篇文章能協助您撰寫更安全、更高效的 Java 程式碼。

7. 常見問題 (FAQ)

Q1：我可以向使用 Arrays.asList 建立的 List 中加入元素嗎？
A1：不能。使用 Arrays.asList 建立的 List 大小固定，呼叫 add() 或 remove() 會拋出 UnsupportedOperationException。但可以使用 set() 覆寫已有的值。若需要可修改的 List，可這樣轉換：
new ArrayList<>(Arrays.asList(...))

Q2：List.of 與 Arrays.asList 有何差異？
A2：

• List.of（Java 9 以上）建立的是 完全不可變 的 List。任何修改都不允許，甚至 set() 也不行。
• Arrays.asList 建立的是 固定大小 的 List。雖不能新增或移除元素，但可以使用 set() 覆寫值。

兩者皆不允許 add() 與 remove()，但 List.of 提供更強的不可變性。若安全性與不可變性是首要考量，建議使用 List.of。

Q3：在初始化 List 時指定初始容量有什麼好處？
A3：使用 ArrayList 時，若預期會加入大量元素，指定初始容量可減少內部陣列的重新調整次數，提升效能。若事先知道大致的元素數量，設定初始容量可避免不必要的記憶體重新配置。

Q4：為何在使用實例初始化子時需要特別小心？
A4：實例初始化子會在背後產生匿名類別，可能導致：

• 記憶體使用量增加
• 可維護性降低
• 序列化時可能產生問題

雖然對於短小且複雜的初始化很方便，但在大規模或對效能敏感的環境中並不理想。
Q5：我該如何初始化 LinkedList？
A5：
LinkedList 的初始化方式與 ArrayList 類似。例如：
List<String> list = new LinkedList<>();

您也可以使用其他方法來初始化 LinkedList：

• new LinkedList<>(existingList)
• 使用 Arrays.asList 或 List.of 結合轉換

我們希望此 FAQ 章節能幫助您解答疑問。
了解 List 的初始化方式將有助於撰寫更乾淨、更安全且更高效的 Java 程式。