1. 概述
在Java编程中，无缝处理数据的能力是一项重要技能。我们可能会遇到从一个List中提取特定数量元素并存储到数组中的场景。本教程将指导你如何在Java中实现这个过程。
2. 问题介绍
让我们通过实例理解这个问题。假设我们有一个包含七个字符串的列表：
List<String> INPUT_LIST = Lists.newArrayList("one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven");
int n = 5;
现在，我们要取前n(这里设为n=5)个元素，并转换成一个字符串数组。当然，这五个元素应保持原始列表中的顺序：
"one", "two", "three", "four", "five"
本教程将探讨实现目标的不同方法。为了简化，我们假设给定的n不会大于列表的长度。此外，我们将使用单元测试断言来验证每个方法是否产生预期结果。
接下来，让我们深入到代码中。
3. 使用for循环
解决这个问题的一个直接方法是首先创建一个长度为n的空数组，然后遍历列表中的前n个元素，并依次填充准备好的数组。
现在，让我们使用for循环实现这个想法：
String[] result = new String[n];
for (int i = 0; i < n; i++) {
result[i] = INPUT_LIST.get(i);
}
assertArrayEquals(new String[] { "one", "two", "three", "four", "five" }, result);
这段代码易于理解，能完成任务。在我们的例子中，列表是一个ArrayList。如其名所示，ArrayList底层是基于数组的。因此，ArrayList的随机访问复杂度为O(1)，即调用ArrayList.get(i)方法性能较高。
然而，并非所有List实现都提供O(1)的随机访问。例如，LinkedList总是从第一个节点导航到目标节点，所以它的随机访问成本是O(n)。由于我们解决的问题不针对ArrayList，让我们稍微改进一下代码。
既然我们需要从第一个元素迭代到第n个元素，我们可以使用Iterator获取每个元素，而不是直接调用get()方法以避免随机访问操作：
String[] result2 = new String[n];
Iterator<String> iterator = INPUT_LIST.iterator();
for (int i = 0; i < n && iterator.hasNext(); i++) {
result2[i] = iterator.next();
}
assertArrayEquals(new String[] { "one", "two", "three", "four", "five" }, result2);
4. 使用subList()方法
我们已经看到了基于for循环的解决方案。另一个解决问题的方法是将其分为两部分：
- 获取前n个元素
- 将提取的元素转换为数组
List接口提供了subList()方法，允许我们从列表对象中获取连续的元素。因此，第一部分使用INPUT_LIST.subList(0, n)很容易实现。
对于第二部分，将列表转换为数组有多种方法。接下来，我们通过示例来看。
首先，我们可以将一个预处理的数组传递给List.toArray()方法：
String[] result = new String[n];
INPUT_LIST.subList(0, n)
.toArray(result);
assertArrayEquals(new String[] { "one", "two", "three", "four", "five" }, result);
如你所见，如果传递给toArray()方法的数组参数有足够的空间容纳列表中的元素（在这个例子中是子列表），**toArray()方法会用列表元素填充数组**。
但是，如果数组参数没有足够的空间容纳列表元素，toArray()会分配一个新的数组携带列表的元素：
String[] result2 = INPUT_LIST.subList(0, n)
.toArray(new String[0]);
assertArrayEquals(new String[] { "one", "two", "three", "four", "five" }, result2);
如代码所示，我们并没有为数组分配长度为n的空间。当我们调用toArray()方法时，我们传递了"new String[0]"作为参数。结果是，toArray()创建并返回了一个新的数组，填充了列表的元素。
如果你使用的是Java 11或更高版本，可以将生成器函数传递给toArray()方法：
// available only for java 11+
String[] result3 = INPUT_LIST.subList(0, n)
.toArray(String[]::new);
assertArrayEquals(new String[] { "one", "two", "three", "four", "five" }, result3);
如上所述，我们只需为生成器函数创建一个新的数组实例，不需要更多操作。因此，我们使用了String[]构造函数的方法引用作为生成器函数。
5. 使用Stream API
此外，我们还可以使用Stream API来解决问题。Stream API是Java 8引入的一个重要新特性，因此只适用于Java 8及更高版本：
String[] result = INPUT_LIST.stream()
.limit(n)
.toArray(String[]::new);
assertArrayEquals(new String[] { "one", "two", "three", "four", "five" }, result);
在上述示例中，我们使用了limit(n)方法使Stream仅从源INPUT_LIST中返回前n个元素。然后，我们调用了Stream的toArray()方法将流对象转换为数组。与Java 11的List.toArray()类似，Stream.toArray()接受生成器函数。同样，我们传递了"String[]::new"到方法中，得到了预期的数组。
6. 总结
在这篇文章中，我们通过示例探讨了从列表中提取前n个元素并转换为数组的不同方法。如往常一样，完整示例代码可以在GitHub上找到：GitHub链接。