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Java – ArrayListを初期化する方法まとめ

JavaでArrayListを初期化する方法にはいくつかの選択肢があります。

new ArrayList<>()を使用して空のリストを作成するのが基本です。

初期値を設定する場合、Arrays.asList()を利用してリストを生成し、それをArrayListのコンストラクタに渡します。

また、Collections.addAll()を使う方法もあります。

Java 9以降では、List.of()を用いて不変リストを作成し、それをArrayListに変換することも可能です。

目次から探す

ArrayListの基本的な初期化方法
特殊な初期化方法
不変のArrayListを作成する方法
初期化時の注意点
まとめ

ArrayListの基本的な初期化方法

JavaのArrayListは、可変長の配列を実現するためのクラスです。

初期化方法にはいくつかの方法がありますが、ここでは基本的な初期化方法を紹介します。

1. デフォルトコンストラクタを使用する

デフォルトコンストラクタを使用して、空のArrayListを初期化する方法です。

import java.util.ArrayList;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 空のArrayListを初期化
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); 
        
        // 要素を追加
        list.add("りんご");
        list.add("ばなな");
        
        // 出力
        System.out.println(list);
    }
}

[りんご, ばなな]

この方法では、最初は要素が何もない状態のArrayListを作成します。

後から要素を追加することができます。

2. 初期容量を指定する

初期容量を指定してArrayListを初期化することも可能です。

これにより、最初から必要なサイズを確保できます。

import java.util.ArrayList;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 初期容量10のArrayListを初期化
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>(10); 
        
        // 要素を追加
        list.add("オレンジ");
        list.add("ぶどう");
        
        // 出力
        System.out.println(list);
    }
}

[オレンジ, ぶどう]

初期容量を指定することで、要素の追加時にリサイズが発生する回数を減らすことができ、パフォーマンスの向上が期待できます。

3. 既存のコレクションから初期化する

既存のコレクションを使ってArrayListを初期化することもできます。

これにより、他のコレクションの要素を簡単にコピーできます。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 配列からArrayListを初期化
        String[] fruitsArray = {"いちご", "メロン", "パイナップル"};
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(fruitsArray)); 
        
        // 出力
        System.out.println(list);
    }
}

[いちご, メロン, パイナップル]

この方法では、配列の要素をそのままArrayListに変換することができます。

Arrays.asList()メソッドを使用することで、簡単に初期化が可能です。

特殊な初期化方法

ArrayListの初期化には、基本的な方法以外にもいくつかの特殊な方法があります。

ここでは、特に便利な初期化方法を紹介します。

1. 初期値を持つArrayListの作成

初期値を持つArrayListを作成する方法です。

これにより、最初から要素を持つリストを簡単に作成できます。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 初期値を持つArrayListを作成
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("さくらんぼ", "もも", "すいか")); 
        
        // 出力
        System.out.println(list);
    }
}

[さくらんぼ, もも, すいか]

この方法では、Arrays.asList()を使用して、初期値を持つArrayListを簡単に作成できます。

2. Streamを使用した初期化

Java 8以降では、Stream APIを使用してArrayListを初期化することも可能です。

これにより、より柔軟な初期化が実現できます。

import java.util.ArrayList;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // Streamを使用してArrayListを初期化
        ArrayList<String> list = Stream.of("キャベツ", "にんじん", "じゃがいも")
                                       .collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new)); 
        
        // 出力
        System.out.println(list);
    }
}

[キャベツ, にんじん, じゃがいも]

Streamを使用することで、より複雑な初期化処理を行うことができ、可読性も向上します。

3. Collectionsクラスを使用した初期化

CollectionsクラスのnCopiesメソッドを使用して、同じ要素を持つArrayListを初期化することもできます。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 同じ要素を持つArrayListを初期化
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>(Collections.nCopies(5, "バナナ")); 
        
        // 出力
        System.out.println(list);
    }
}

[バナナ, バナナ, バナナ, バナナ, バナナ]

この方法では、指定した数だけ同じ要素を持つArrayListを簡単に作成できます。

特定の値を繰り返す必要がある場合に便利です。

不変のArrayListを作成する方法

Javaでは、ArrayListは可変長のコレクションですが、不変のリストを作成する方法もあります。

不変のリストは、作成後に要素を変更できないため、データの整合性を保つのに役立ちます。

ここでは、不変のArrayListを作成する方法をいくつか紹介します。

1. Collections.unmodifiableListを使用する

CollectionsクラスのunmodifiableListメソッドを使用して、可変のArrayListを不変にする方法です。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 可変のArrayListを作成
        ArrayList<String> mutableList = new ArrayList<>();
        mutableList.add("りんご");
        mutableList.add("ばなな");
        
        // 不変のリストを作成
        List<String> immutableList = Collections.unmodifiableList(mutableList); 
        
        // 出力
        System.out.println(immutableList);
        
        // 不変リストに要素を追加しようとすると例外が発生
        // immutableList.add("オレンジ"); // これはエラーになります
    }
}

[りんご, ばなな]

この方法では、元のArrayListを不変にすることができます。

元のリストに要素を追加することはできますが、不変リストには変更を加えることができません。

2. List.ofメソッドを使用する (Java 9以降)

Java 9以降では、List.ofメソッドを使用して簡単に不変のリストを作成できます。

import java.util.List;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 不変のリストを作成
        List<String> immutableList = List.of("いちご", "メロン", "パイナップル"); 
        
        // 出力
        System.out.println(immutableList);
        
        // 不変リストに要素を追加しようとすると例外が発生
        // immutableList.add("オレンジ"); // これはエラーになります
    }
}

[いちご, メロン, パイナップル]

この方法では、初期値を持つ不変のリストを簡単に作成できます。

List.ofを使用することで、コードがシンプルになり、可読性も向上します。

3. Arrays.asListを使用する

Arrays.asListメソッドを使用して作成したリストも不変ではありませんが、リストのサイズを変更することはできません。

要素の変更は可能ですが、サイズの変更はできないため、実質的に不変のように扱うことができます。

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // サイズ変更不可のリストを作成
        List<String> immutableList = Arrays.asList("キャベツ", "にんじん", "じゃがいも"); 
        
        // 出力
        System.out.println(immutableList);
        
        // サイズ変更はできない
        // immutableList.add("トマト"); // これはエラーになります
        
        // 要素の変更は可能
        // immutableList.set(0, "レタス"); // これは有効です
    }
}

[キャベツ, にんじん, じゃがいも]

この方法では、リストのサイズを変更することはできませんが、要素の変更は可能です。

サイズを固定したい場合に便利です。

初期化時の注意点

ArrayListを初期化する際には、いくつかの注意点があります。

これらを理解しておくことで、より効率的でエラーの少ないプログラムを作成することができます。

以下に、初期化時の主な注意点をまとめます。

1. 初期容量の設定

ArrayListの初期容量を設定する際には、必要なサイズを見積もることが重要です。

初期容量が小さすぎると、要素を追加するたびにリサイズが発生し、パフォーマンスが低下する可能性があります。

逆に、過剰に大きな初期容量を設定すると、メモリの無駄遣いになります。

import java.util.ArrayList;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 初期容量を適切に設定
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>(100); // 予想される要素数に基づいて設定
    }
}

2. 不変リストの扱い

不変のリストを作成する際には、元のリストを変更しないように注意が必要です。

Collections.unmodifiableListやList.ofを使用して作成したリストは、要素の追加や削除ができません。

これを忘れると、UnsupportedOperationExceptionが発生します。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> mutableList = new ArrayList<>();
        mutableList.add("りんご");
        List<String> immutableList = Collections.unmodifiableList(mutableList); 
        
        // 不変リストに要素を追加しようとするとエラー
        // immutableList.add("ばなな"); // これはエラーになります
    }
}

3. 型の安全性

ArrayListはジェネリクスを使用して型安全を確保できます。

初期化時に型を指定しないと、コンパイル時にエラーが発生しないため、実行時にClassCastExceptionが発生する可能性があります。

型を明示的に指定することが重要です。

import java.util.ArrayList;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 型を指定してArrayListを初期化
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); // String型のリスト
        
        // 型安全を確保
        list.add("りんご");
        // list.add(123); // これはエラーになります
    }
}

4. スレッドセーフではない

ArrayListはスレッドセーフではありません。

複数のスレッドから同時にアクセスする場合は、Collections.synchronizedListを使用してスレッドセーフなリストを作成するか、CopyOnWriteArrayListを使用する必要があります。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // スレッドセーフなリストを作成
        List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>()); 
        
        // 複数のスレッドから安全にアクセス可能
    }
}

5. メモリ管理

ArrayListは内部的に配列を使用しているため、要素数が増えると自動的にリサイズされます。

この際、古い配列の内容が新しい配列にコピーされるため、メモリの使用量が一時的に増加します。

大量のデータを扱う場合は、初期容量を適切に設定することが重要です。

import java.util.ArrayList;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 大量のデータを扱う場合は初期容量を設定
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>(1000); // 予想される要素数に基づいて設定
    }
}

これらの注意点を考慮することで、ArrayListを効果的に初期化し、プログラムのパフォーマンスや安全性を向上させることができます。