List

Java – Listに要素を追加する方法まとめ

2025-01-18更新日: 2025-01-18

JavaでListに要素を追加する方法は、主に以下の通りです。

Listはインターフェースであり、一般的にArrayListやLinkedListなどの実装クラスを使用します。

add(E e)メソッドを使うと、リストの末尾に要素を追加できます。

また、add(int index, E element)を使うと、指定したインデックスに要素を挿入可能です。

複数の要素を一度に追加する場合は、addAll(Collection<? extends E> c)やaddAll(int index, Collection<? extends E> c)を使用します。

目次から探す

Listに要素を追加する基本的な方法
Listの実装クラスごとの挙動の違い
- ArrayListのサンプルコード
- LinkedListのサンプルコード
インデックスを指定した要素追加の注意点
- 注意点
複数要素を一度に追加する方法
- 注意点
特定の条件で要素を追加する方法
- 方法
- ストリームAPIを使用した例
スレッドセーフな要素追加の方法
- 方法
- CopyOnWriteArrayListのサンプルコード
まとめ

Listに要素を追加する基本的な方法

JavaのListインターフェースは、要素の順序を保持し、重複を許可するコレクションです。

ArrayListやLinkedListなどの実装クラスを使用して、要素を追加することができます。

基本的な要素追加の方法は、addメソッドを使用することです。

以下に、ArrayListを使ったサンプルコードを示します。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // ArrayListのインスタンスを作成
        List<String> fruits = new ArrayList<>(); 
        // 要素を追加
        fruits.add("りんご"); // 1つ目の要素
        fruits.add("ばなな"); // 2つ目の要素
        fruits.add("みかん"); // 3つ目の要素
        // 結果を表示
        System.out.println(fruits); 
    }
}

[りんご, ばなな, みかん]

このコードでは、ArrayListを使用して、果物の名前をリストに追加しています。

addメソッドを使うことで、リストの末尾に要素を追加することができます。

リストの内容は、System.out.printlnを使って表示されます。

Listの実装クラスごとの挙動の違い

JavaのListインターフェースには、主にArrayListとLinkedListの2つの実装クラスがあります。

それぞれのクラスは、要素の追加やアクセスの挙動が異なります。

以下に、これらの違いを表にまとめました。

特徴	ArrayList	LinkedList
データ構造	動的配列	双方向リンクリスト
要素の追加	末尾に追加が高速(平均O(1))	末尾または先頭に追加が高速(平均O(1))
要素のアクセス	インデックスによるアクセスが高速(O(1))	インデックスによるアクセスが遅い(O(n))
メモリ使用量	連続したメモリ領域を使用	各要素がノードとして独立しているため、オーバーヘッドが大きい
要素の削除	中間の要素を削除すると遅い(O(n))	中間の要素を削除するのが比較的高速(O(n))

ArrayListのサンプルコード

以下は、ArrayListを使用して要素を追加し、アクセスするサンプルコードです。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // ArrayListのインスタンスを作成
        List<String> colors = new ArrayList<>(); 
        // 要素を追加
        colors.add("赤"); 
        colors.add("青"); 
        colors.add("緑"); 
        // 要素にアクセス
        String firstColor = colors.get(0); // 1つ目の要素を取得
        // 結果を表示
        System.out.println("1つ目の色: " + firstColor); 
    }
}

1つ目の色: 赤

LinkedListのサンプルコード

次に、LinkedListを使用したサンプルコードを示します。

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // LinkedListのインスタンスを作成
        List<String> animals = new LinkedList<>(); 
        // 要素を追加
        animals.add("犬"); 
        animals.add("猫"); 
        animals.add("鳥"); 
        // 要素にアクセス
        String firstAnimal = animals.get(0); // 1つ目の要素を取得
        // 結果を表示
        System.out.println("1つ目の動物: " + firstAnimal); 
    }
}

1つ目の動物: 犬

このように、ArrayListとLinkedListはそれぞれ異なる特性を持っており、使用する場面によって選択が必要です。

要素の並びは保証されないため、実行ごとに結果が変わることがあります。

ArrayListはランダムアクセスが多い場合に適しており、LinkedListは頻繁に要素の追加や削除が行われる場合に適しています。

インデックスを指定した要素追加の注意点

JavaのListインターフェースでは、特定のインデックスに要素を追加することができます。

この操作はadd(int index, E element)メソッドを使用して行いますが、いくつかの注意点があります。

以下に、インデックスを指定した要素追加の際のポイントをまとめます。

注意点

インデックスの範囲:

インデックスは0から始まります。

リストのサイズ以上のインデックスを指定すると、IndexOutOfBoundsExceptionが発生します。

例: リストのサイズが3の場合、インデックスは0, 1, 2のいずれかでなければなりません。

要素のシフト:

指定したインデックスに要素を追加すると、そのインデックス以降の要素は1つずつ後ろにシフトされます。

これにより、追加操作はO(n)の時間がかかることがあります。

空のリストへの追加:

空のリストに対してインデックス0で要素を追加することは可能ですが、他のインデックスを指定すると例外が発生します。

以下は、ArrayListを使用してインデックスを指定して要素を追加するサンプルコードです。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // ArrayListのインスタンスを作成
        List<String> fruits = new ArrayList<>(); 
        // 要素を追加
        fruits.add("りんご"); 
        fruits.add("ばなな"); 
        // インデックス1に要素を追加
        fruits.add(1, "みかん"); // ばななの前にみかんを追加
        // 結果を表示
        System.out.println(fruits); 
    }
}

[りんご, みかん, ばなな]

このコードでは、fruitsリストに対してインデックス1に「みかん」を追加しています。

結果として、「みかん」は「ばなな」の前に挿入され、リストの順序が変更されます。

インデックスを指定して要素を追加する際は、範囲やシフトの影響を考慮することが重要です。

複数要素を一度に追加する方法

JavaのListインターフェースでは、複数の要素を一度に追加するための便利なメソッドが用意されています。

addAll(Collection<? extends E> c)メソッドを使用することで、他のコレクションから要素を追加することができます。

以下に、複数要素を一度に追加する方法について詳しく説明します。

注意点

コレクションの指定:

addAllメソッドには、追加したい要素を含むコレクション(例えば、ListやSetなど)を指定します。

要素の順序:

追加される要素は、指定したコレクションの順序でリストに追加されます。

空のコレクション:

空のコレクションを指定した場合、リストには何も追加されません。

以下は、ArrayListを使用して複数の要素を一度に追加するサンプルコードです。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // ArrayListのインスタンスを作成
        List<String> fruits = new ArrayList<>(); 
        // 最初の要素を追加
        fruits.add("りんご"); 
        // 複数の要素を追加するためのリストを作成
        List<String> moreFruits = Arrays.asList("ばなな", "みかん", "ぶどう"); 
        // 複数要素を一度に追加
        fruits.addAll(moreFruits); 
        // 結果を表示
        System.out.println(fruits); 
    }
}

[りんご, ばなな, みかん, ぶどう]

このコードでは、最初に「りんご」をfruitsリストに追加し、その後moreFruitsリストから「ばなな」、「みかん」、「ぶどう」を一度に追加しています。

addAllメソッドを使用することで、複数の要素を簡単にリストに追加することができます。

コレクションを利用することで、コードがシンプルになり、可読性も向上します。

特定の条件で要素を追加する方法

JavaのListに要素を追加する際、特定の条件に基づいて要素を追加することができます。

これには、条件を満たす場合にのみ要素を追加するロジックを実装する必要があります。

以下に、条件付きで要素を追加する方法について説明します。

方法

if文を使用する:

条件をチェックするためにif文を使用し、条件が真の場合にのみ要素を追加します。

ループを使用する:

複数の要素を条件に基づいて追加する場合、ループを使用して各要素をチェックし、条件を満たす場合に追加します。

ストリームAPIを使用する:

Java 8以降では、ストリームAPIを使用して条件に基づいて要素をフィルタリングし、追加することも可能です。

以下は、ArrayListを使用して特定の条件で要素を追加するサンプルコードです。

ここでは、数値のリストから偶数のみを新しいリストに追加します。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 元のリストを作成
        List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10); 
        // 偶数を格納するリストを作成
        List<Integer> evenNumbers = new ArrayList<>(); 
        // 条件に基づいて要素を追加
        for (Integer number : numbers) {
            if (number % 2 == 0) { // 偶数かどうかをチェック
                evenNumbers.add(number); // 偶数の場合に追加
            }
        }
        // 結果を表示
        System.out.println(evenNumbers); 
    }
}

[2, 4, 6, 8, 10]

このコードでは、元のリストnumbersから偶数のみをevenNumbersリストに追加しています。

if文を使用して条件をチェックし、条件を満たす場合にのみ要素を追加しています。

これにより、特定の条件に基づいて要素を追加することができます。

ストリームAPIを使用した例

Java 8以降では、ストリームAPIを使用してより簡潔に条件付きで要素を追加することも可能です。

以下はその例です。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // 元のリストを作成
        List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10); 
        // ストリームを使用して偶数をフィルタリング
        List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
            .filter(number -> number % 2 == 0) // 偶数をフィルタリング
            .collect(Collectors.toList()); // リストに収集
        // 結果を表示
        System.out.println(evenNumbers); 
    }
}

[2, 4, 6, 8, 10]

このように、ストリームAPIを使用することで、条件に基づいて要素を追加する処理をより簡潔に記述することができます。

条件付きで要素を追加する方法は、プログラムの柔軟性を高めるために非常に有用です。

スレッドセーフな要素追加の方法

Javaでは、複数のスレッドが同時に同じリストにアクセスし、要素を追加する場合、スレッドセーフであることが重要です。

スレッドセーフでない場合、データの整合性が損なわれる可能性があります。

Javaには、スレッドセーフなコレクションを提供するクラスがいくつかあります。

以下に、スレッドセーフな要素追加の方法を説明します。

方法

Collections.synchronizedListを使用する:

CollectionsクラスのsynchronizedListメソッドを使用して、通常のListをスレッドセーフにすることができます。

このメソッドは、リストへのすべてのアクセスを同期化します。

CopyOnWriteArrayListを使用する:

java.util.concurrentパッケージに含まれるCopyOnWriteArrayListは、スレッドセーフなリストの一種で、要素の追加や削除が頻繁に行われる場合に適しています。

内部的に配列のコピーを作成するため、読み取り操作が高速です。

以下は、Collections.synchronizedListを使用してスレッドセーフなリストに要素を追加するサンプルコードです。

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<>()); 
        // スレッドを作成して要素を追加
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            synchronizedList.add("りんご"); 
            synchronizedList.add("ばなな"); 
        });
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            synchronizedList.add("みかん"); 
            synchronizedList.add("ぶどう"); 
        });
        // スレッドを開始
        thread1.start();
        thread2.start();
        // スレッドの終了を待つ
        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 結果を表示
        System.out.println(synchronizedList); 
    }
}

[りんご, ばなな, みかん, ぶどう]

このコードでは、Collections.synchronizedListを使用してスレッドセーフなリストを作成し、2つのスレッドから要素を追加しています。

synchronizedListは、すべてのアクセスが同期化されているため、データの整合性が保たれます。

CopyOnWriteArrayListのサンプルコード

次に、CopyOnWriteArrayListを使用したスレッドセーフな要素追加のサンプルコードを示します。

import java.util.List;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
public class App {
    public static void main(String[] args) {
        // CopyOnWriteArrayListのインスタンスを作成
        List<String> copyOnWriteList = new CopyOnWriteArrayList<>(); 
        // スレッドを作成して要素を追加
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            copyOnWriteList.add("りんご"); 
            copyOnWriteList.add("ばなな"); 
        });
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            copyOnWriteList.add("みかん"); 
            copyOnWriteList.add("ぶどう"); 
        });
        // スレッドを開始
        thread1.start();
        thread2.start();
        // スレッドの終了を待つ
        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 結果を表示
        System.out.println(copyOnWriteList); 
    }
}

[りんご, ばなな, みかん, ぶどう]

このように、CopyOnWriteArrayListを使用することで、スレッドセーフなリストに要素を追加することができます。

CopyOnWriteArrayListは、読み取り操作が多く、書き込み操作が少ない場合に特に効果的です。

スレッドセーフなコレクションを使用することで、マルチスレッド環境におけるデータの整合性を保つことができます。

まとめ

この記事では、JavaのListに要素を追加するさまざまな方法について詳しく解説しました。

基本的な要素追加から、インデックスを指定した追加、複数要素の一度に追加、特定の条件での追加、さらにはスレッドセーフな要素追加の方法まで、幅広く取り上げました。

これらの知識を活用することで、より効率的で安全なプログラミングが可能になりますので、ぜひ実際のプロジェクトに応用してみてください。