Java集合类源码解析：Vector

时间：2024-01-22 08:19:04

引言

之前的文章我们学习了一个集合类 ArrayList，今天讲它的一个兄弟 Vector。
为什么说是它兄弟呢？因为从容器的构造来说，Vector 简直就是 ArrayList 的翻版，也是基于数组的数据结构，不同的是，Vector的每个方法都加了 synchronized 修饰符，是线程安全的。

类声明

用idea打开 Vector 的源码，不难发现，它的类声明跟 ArrayList 一模一样，都是继承了AbstractList，并且都实现了RandomAccess 接口，遍历元素用for循环的效率要优于迭代器。

 * @author  Lee Boynton
 * @author  Jonathan Payne
 * @see Collection
 * @see LinkedList
 * @since   JDK1.0
 */
public class Vector<E>
    extends AbstractList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

值得说明的是，从注释上来看，Vector 是 JDK1.0版本就引进的，属于最古老的集合类的那一批，而ArrayList是 1.2才引进的，所以说，Vector才是哥哥，ArrayList是小弟，哈哈~~~~

基本变量和构造函数

基本变量

Vector 的基本变量有四个，分别是：

  • 底层数组
protected Object[] elementData;
  • 数组元素个数
protected int elementCount;
  • 增长的容量大小，如果这个值小于或等于0，扩容时会扩大 2 倍，
capacityIncrement
  • 最大容量
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

构造函数

//创建初识容量为10的数组，增长量0
public Vector() {
    this(10);
}
//创建初识容量可变的数组，增长量为0
public Vector(int initialCapacity) {
    this(initialCapacity, 0);
}
//创建初识容量可变的数组，可设置增长量
public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
    super();
    if (initialCapacity < 0)
    	throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
    	 								initialCapacity);
    this.elementData = new Object[initialCapacity];
    this.capacityIncrement = capacityIncrement;
}
//创建一个包含指定集合的数组
public Vector(Collection<? extends E> c) {
    elementData = c.toArray();
    elementCount = elementData.length;
    // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
    if (elementData.getClass() != Object[].class)
       elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount, Object[].class);
 }

看的出来，Vector的构造器和成员变量和ArrayList大同小异。

成员方法

扩容

Vector 与 ArrayList 虽然很类似，但在扩容大小这方面还是有区别的，ArrayList 默认扩容后的大小为原容量 的1.5倍，而Vector则是先判断增长量大小，如果是非正数，那就扩大为原来的2倍，看一下它的扩容方法：

//参数是最小需要的容量
private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    //如果增长量不大于0，扩容为2倍大小
    //一般默认创建的容器都是不传增长量的，所以默认增长量是0，也就是默认直接扩容两倍
    int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                     capacityIncrement : oldCapacity);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }

添加

Vector的添加方法都是加上 synchronized关键字的，并且添加前检测容量，判断是否扩容：

//加入元素到数组结尾，同步的
public synchronized boolean add(E e) {
    modCount++;
    //检测容量
    ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
    elementData[elementCount++] = e;
    return true;
} 
//检测容量大小，超过数组长度就做扩容
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
    	grow(minCapacity);
}
public void add(int index, E element) {
	insertElementAt(element, index);
}
//插入对应索引的元素
public synchronized void insertElementAt(E obj, int index) {
        modCount++;
        if (index > elementCount) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index
                                                     + " > " + elementCount);
        }
        ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
        //插入元素前，把其索引后面的元素统一后移一位
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, elementCount - index);
        elementData[index] = obj;
        elementCount++;
    }
public synchronized void addElement(E obj) {
    modCount++;
    //保证容量足够
    ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
    //直接设置最后一个元素的数据
    elementData[elementCount++] = obj;
}
//添加整个集合
public synchronized boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        modCount++;
        //把集合转为数组对象
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityHelper(elementCount + numNew);
        //直接复制集合元素到数组后面
        System.arraycopy(a, 0, elementData, elementCount, numNew);
        elementCount += numNew;
        return numNew != 0;
    }
 //在对应的索引处插入一个集合
public synchronized boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        modCount++;
        if (index < 0 || index > elementCount)
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityHelper(elementCount + numNew);
		//计算要移动多少个元素
        int numMoved = elementCount - index;
        if (numMoved > 0)
        	//把插入位置后面的元素后移这么多位
            System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
                             numMoved);
		//复制元素数组
        System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
        elementCount += numNew;
        return numNew != 0;
    }

Vector的添加方法代码不是很复杂，跟ArrayList 一样，本质上都是对数组做插入数据的操作，不同的是，方法都加了synchronized 修饰，所以，它的添加方法都是线程安全的。

其他操作元素的方法也是这样的套路，这里不打算一一列举了，因为都跟ArrayList 差不多，另外，Vector 比 ArrayList 多了一个迭代方法

public Enumeration<E> elements() {
    return new Enumeration<E>() {
        int count = 0;

        public boolean hasMoreElements() {
            return count < elementCount;
        }

        public E nextElement() {
            synchronized (Vector.this) {
                if (count < elementCount) {
                    return elementData(count++);
                }
            }
            throw new NoSuchElementException("Vector Enumeration");
        }
    };
}

返回的是一个Enumeration 接口对象，大概也是个容器接口，没用过，不说太多。

Vector 对比 ArrayList

最后，总结一下 Vector 和 ArrayList 的对比吧。

相同点：

  • 底层都是基于数组的结构，默认容量都是10；

  • 都实现了RandomAccess 接口，支持随机访问；

  • 都有扩容机制；

区别：

  • Vector 的方法有做同步操作，是属于线程安全的，而ArrayList 是非线程安全的；

  • Vector默认情况下扩容后的大小为原来的2倍，而ArrayList 是1.5倍；

  • Vector 比 ArrayList 多了一种迭代器 Enumeration；

虽然Vector相较ArrayList做了同步的处理，但这样也影响了效率，因为每次调用方法都要获取锁，所以，一般情况下，对集合的线程安全没有需求的话，推荐使用 ArrayList。

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