Deep Java

Hướng Dẫn Khởi Tạo List trong Java: Các Thực Hành Tốt Nhất, Lỗi Thường Gặp và Ví Dụ Đầy Đủ

Bộ sưu tập và xử lý dữ liệu trong Java
目次

1. Giới thiệu

Khi lập trình bằng Java, List là một trong những cấu trúc dữ liệu được sử dụng thường xuyên và quan trọng nhất. Việc sử dụng List cho phép bạn lưu trữ nhiều mục theo thứ tự và dễ dàng thực hiện các thao tác như thêm, xóa và tìm kiếm phần tử khi cần.
Tuy nhiên, để sử dụng List một cách hiệu quả, bạn cần hiểu đầy đủ các phương pháp khởi tạo. Việc khởi tạo sai có thể gây ra lỗi hoặc bug không mong muốn và ảnh hưởng đáng kể đến khả năng đọc và bảo trì mã nguồn.
Trong bài viết này, chúng tôi tập trung vào chủ đề “Khởi tạo List trong Java” và giải thích mọi thứ từ các phương pháp khởi tạo cơ bản dành cho người mới bắt đầu đến các kỹ thuật thực tiễn và những cạm bẫy thường gặp. Chúng tôi cũng đề cập đến sự khác nhau giữa các phiên bản Java và các thực tiễn tốt nhất dựa trên các tình huống lập trình thực tế.
Dù bạn mới bắt đầu học Java hay đã sử dụng List thường xuyên, đây là cơ hội tuyệt vời để ôn lại và sắp xếp các mẫu khởi tạo khác nhau.
Một phần FAQ được cung cấp ở cuối để giúp giải đáp các câu hỏi và vấn đề phổ biến.

2. Các phương pháp khởi tạo List cơ bản

Khi bắt đầu sử dụng List trong Java, bước đầu tiên là tạo một “List rỗng”, nghĩa là khởi tạo List. Ở đây, chúng tôi giải thích các phương pháp khởi tạo cơ bản bằng cách sử dụng triển khai phổ biến nhất, ArrayList.

2.1 Tạo List rỗng bằng new ArrayList<>()

Phương pháp khởi tạo được sử dụng nhiều nhất là new ArrayList<>(), viết như sau:

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

Điều này tạo ra một List rỗng không có phần tử.
Các điểm chính:

  • List là một interface, vì vậy bạn cần khởi tạo một lớp cụ thể như ArrayList hoặc LinkedList.
  • Thông thường nên khai báo biến dưới dạng List để tăng tính linh hoạt.

2.2 Khởi tạo với dung lượng ban đầu được chỉ định

Nếu bạn dự đoán sẽ lưu trữ một lượng lớn dữ liệu hoặc đã biết số lượng phần tử, việc chỉ định dung lượng ban đầu sẽ cải thiện hiệu suất.
Ví dụ:

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(100);

Điều này dự trữ không gian cho 100 phần tử nội bộ, giảm chi phí thay đổi kích thước khi thêm mục và nâng cao hiệu năng.

2.3 Khởi tạo một LinkedList

Bạn cũng có thể sử dụng LinkedList tùy theo nhu cầu. Cách sử dụng gần như giống nhau:

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

LinkedList đặc biệt hiệu quả trong các tình huống mà phần tử thường xuyên được thêm hoặc xóa.
Java cho phép khởi tạo List rỗng một cách dễ dàng bằng new ArrayList<>() hoặc new LinkedList<>().

3. Tạo List với các giá trị khởi tạo

Trong nhiều trường hợp, bạn muốn tạo một List đã chứa sẵn các giá trị khởi tạo. Dưới đây là các mẫu khởi tạo phổ biến nhất và đặc điểm của chúng.

3.1 Sử dụng Arrays.asList()

Một trong những phương pháp được sử dụng nhiều nhất trong Java là Arrays.asList().
Ví dụ:

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

Điều này tạo ra một List với các giá trị khởi tạo.
Lưu ý quan trọng:

  • List trả về có kích thước cố định và không thể thay đổi độ dài. Gọi add() hoặc remove() sẽ gây ra UnsupportedOperationException.
  • Thay thế phần tử (bằng set()) là được phép.

3.2 Sử dụng List.of() (Java 9+)

Từ Java 9 trở đi, List.of() cho phép tạo List bất biến một cách dễ dàng:

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

Đặc điểm:

  • List hoàn toàn bất biến — add(), set() và remove() đều bị cấm.
  • Đọc dễ hiểu và lý tưởng cho các giá trị hằng.

3.3 Tạo List có thể thay đổi từ Arrays.asList()

Nếu bạn muốn một List có giá trị khởi tạo nhưng cũng muốn có thể sửa đổi sau này, phương pháp này rất hữu ích:

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

Điều này tạo ra một List có thể thay đổi.

  • add() và remove() hoạt động bình thường.

3.4 Khởi tạo Double‑Brace

Một kỹ thuật nâng cao hơn sử dụng lớp ẩn danh:

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

Đặc điểm & Cảnh báo:

  • Tạo mã ngắn gọn nhưng giới thiệu một lớp ẩn danh, gây ra chi phí phụ trội và có thể dẫn đến rò rỉ bộ nhớ.
  • Chỉ sử dụng cho các bản demo nhanh hoặc mã thử nghiệm; không được khuyến nghị cho môi trường sản xuất.

Điều này cho thấy Java cung cấp nhiều cách khác nhau để tạo List với các giá trị khởi tạo tùy theo nhu cầu của bạn.

5. So sánh và Tiêu chí Lựa chọn

Java cung cấp đa dạng các phương pháp khởi tạo List, và lựa chọn tốt nhất phụ thuộc vào trường hợp sử dụng. Phần này tóm tắt từng phương pháp và giải thích khi nào nên chọn chúng.

5.1 List Có Thể Thay Đổi vs List Không Thể Thay Đổi

  • List có thể thay đổi
  • Các phần tử có thể được thêm, xóa hoặc sửa đổi.
  • Ví dụ: new ArrayList<>() , new ArrayList<>(Arrays.asList(...))

  • Thích hợp cho các thao tác động hoặc khi cần thêm phần tử trong vòng lặp.

  • List không thể thay đổi

  • Không cho phép thêm, xóa hoặc sửa đổi.
  • Ví dụ: List.of(...) , Collections.singletonList(...) , Collections.nCopies(...)
  • Lý tưởng cho các hằng số hoặc việc truyền giá trị an toàn.

5.2 Bảng So sánh Các Phương pháp Thông dụng

MethodMutabilityJava VersionCharacteristics / Use Cases
new ArrayList<>()MutableAll VersionsEmpty List; add elements freely
Arrays.asList(...)Fixed SizeAll VersionsHas initial values but size cannot change
new ArrayList<>(Arrays.asList(...))MutableAll VersionsInitial values + fully mutable; widely used
List.of(...)ImmutableJava 9+Clean immutable List; no modifications allowed
Collections.singletonList(...)ImmutableAll VersionsImmutable List with a single value
Collections.nCopies(n, obj)ImmutableAll VersionsInitialize with n identical values; useful for testing
Stream.generate(...).limit(n)MutableJava 8+Flexible pattern generation; good for random or sequential data

5.3 Các Mẫu Khởi tạo Được Đề xuất Theo Trường hợp Sử dụng

  • Khi bạn chỉ cần một List rỗng
  • new ArrayList<>()

  • Khi bạn cần các giá trị khởi tạo và muốn sửa đổi sau này

  • new ArrayList<>(Arrays.asList(...))

  • Khi sử dụng nó như một hằng số không thay đổi

  • List.of(...) (Java 9+)
  • Collections.singletonList(...)

  • Khi bạn muốn một số lượng cố định các giá trị giống nhau

  • Collections.nCopies(n, value)

  • Khi các giá trị cần được tạo động

  • Stream.generate(...).limit(n).collect(Collectors.toList())

5.4 Lưu ý Quan trọng

  • Cố gắng sửa đổi các List không thể thay đổi hoặc có kích thước cố định sẽ gây ra ngoại lệ.
  • Chọn phương pháp phù hợp nhất với mức độ thay đổi cần thiết và phiên bản Java bạn đang dùng.

Việc chọn đúng phương pháp khởi tạo giúp ngăn ngừa lỗi không mong muốn và cải thiện tính đọc được cũng như độ an toàn của mã.

6. Các Lỗi Thường Gặp và Cách Khắc Phục

Một số lỗi thường xuất hiện khi khởi tạo hoặc sử dụng List trong Java. Dưới đây là các ví dụ phổ biến và giải pháp của chúng.

6.1 UnsupportedOperationException

Các kịch bản phổ biến:

  • Gọi add() hoặc remove() trên một List được tạo bằng Arrays.asList(...)
  • Sửa đổi một List được tạo bằng List.of(...) , Collections.singletonList(...) hoặc Collections.nCopies(...)

Ví dụ:

List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");
list.add("D"); // Throws UnsupportedOperationException

Nguyên nhân:

  • Các phương pháp này tạo ra các List không thể thay đổi kích thước hoặc hoàn toàn bất biến.

Giải pháp:

  • Bao bọc bằng một List có thể thay đổi: new ArrayList<>(Arrays.asList(...))

6.2 NullPointerException

Kịch bản phổ biến:

  • Truy cập một List chưa được khởi tạo

Ví dụ:

List<String> list = null;
list.add("A"); // NullPointerException

Nguyên nhân:

  • Một phương thức được gọi trên một tham chiếu null.

Giải pháp:

  • Luôn khởi tạo trước khi sử dụng: List<String> list = new ArrayList<>();

6.3 Các Vấn đề Liên quan đến Kiểu Dữ liệu

  • Tạo List mà không chỉ định generic làm tăng nguy cơ lỗi kiểu thời gian chạy.

Ví dụ:

List list = Arrays.asList("A", "B", "C");
Integer i = (Integer) list.get(0); // ClassCastException

Giải pháp:

  • Luôn sử dụng generic bất cứ khi nào có thể.

Hiểu rõ các lỗi thường gặp này sẽ giúp bạn tránh các vấn đề khi khởi tạo hoặc sử dụng List.

7. Tổng kết

Bài viết này đã giải thích các phương pháp khởi tạo List khác nhau trong Java và cách chọn lựa phù hợp.
Chúng tôi đã đề cập tới:

  • Tạo List rỗng cơ bản bằng new ArrayList<>() và new LinkedList<>()
  • List với giá trị khởi tạo bằng Arrays.asList() , List.of() và new ArrayList<>(Arrays.asList(...))
  • Các mẫu khởi tạo đặc biệt như Collections.singletonList() , Collections.nCopies() và Stream.generate()
  • Sự khác biệt chính giữa List có thể thay đổi và List không thể thay đổi
  • Những cạm bẫy thường gặp và cách xử lý lỗi

Mặc dù việc khởi tạo List có vẻ đơn giản, việc hiểu rõ các biến thể này và lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng để viết mã an toàn và hiệu quả.

8. FAQ (Câu hỏi thường gặp)

Q1: Tôi có thể thêm phần tử vào List được tạo bằng Arrays.asList() không?
A1: Không. Arrays.asList() trả về một List có kích thước cố định. Gọi add() hoặc remove() sẽ ném UnsupportedOperationException. Sử dụng new ArrayList<>(Arrays.asList(...)) để có List có thể thay đổi.

Q2: Sự khác nhau giữa List.of() và Arrays.asList() là gì?

  • List.of() (Java 9+) → bất biến hoàn toàn; ngay cả set() cũng không được phép.
  • Arrays.asList() → kích thước cố định nhưng cho phép set().

Q3: Tôi có nên sử dụng Double‑Brace Initialization không?
A3: Không nên vì nó tạo ra một lớp ẩn danh và có thể gây rò rỉ bộ nhớ. Hãy sử dụng cách khởi tạo tiêu chuẩn thay thế.

Q4: Lợi ích của việc chỉ định dung lượng ban đầu là gì?
A4: Nó giảm việc thay đổi kích thước nội bộ khi thêm nhiều phần tử, cải thiện hiệu năng.

Q5: Tôi có nên luôn luôn sử dụng generic khi khởi tạo List không?
A5: Chắc chắn. Sử dụng generic cải thiện tính an toàn kiểu và ngăn ngừa lỗi thời gian chạy.

Q6: Điều gì sẽ xảy ra nếu tôi sử dụng List mà không khởi tạo nó?
A6: Gọi bất kỳ phương thức nào trên nó sẽ gây ra NullPointerException. Luôn khởi tạo trước.

Q7: Có sự khác nhau về phiên bản trong việc khởi tạo List không?
A7: Có. List.of() chỉ có sẵn từ Java 9 trở lên.