Java 集合深入理解（12）：古老的 Vector

今天刮台风，躲屋里看看 Vector ！

都说 Vector 是线程安全的 ArrayList，今天来根据源码看看是不是这么相似。

什么是 Vector

Vector 和 ArrayList 一样，都是继承自 AbstractList。它是 Stack 的父类。英文的意思是 “矢量”。

Vector 成员变量

1.底层也是个数组

protected Object[] elementData;

2.数组元素个数，为啥不就叫 size 呢？奇怪

protected int elementCount;

3.扩容时增长数量，允许用户自己设置。如果这个值是 0 或者 负数，扩容时会扩大 2 倍，而不是 1.5

protected int capacityIncrement;

4.默认容量

private static final int DEFAULT_SIZE = 10;

Vector 的 4 种构造方法

//创建默认容量 10 的数组，同时增长量为 0 public Vector() {    this(DEFAULT_SIZE, 0);}//创建一个用户指定容量的数组，同时增长量为 0 public Vector(int capacity) {    this(capacity, 0);}//创建指定容量大小的数组，设置增长量。如果增长量为 非正数，扩容时会扩大两倍public Vector(int capacity, int capacityIncrement) {    if (capacity < 0) {        throw new IllegalArgumentException("capacity < 0: " + capacity);    }    elementData = newElementArray(capacity);    elementCount = 0;    this.capacityIncrement = capacityIncrement;}//创建一个包含指定集合的数组public Vector(Collection<? extends E> c) {    //转成数组，赋值    elementData = c.toArray();    elementCount = elementData.length;    // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)    //可能有这个神奇的 bug，用 Arrays.copyOf 重新创建、复制    if (elementData.getClass() != Object[].class)        elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount, Object[].class);}

一个内部方法，返回一个新数组：

private E[] newElementArray(int size) {    return (E[]) new Object[size];}

Vector 的成员方法

1.先来看 JDK 7 中 Vector 的 3 种扩容方式：

//根据指定的容量进行扩容   private void grow(int newCapacity) {    //创建个指定容量的新数组，这里假设指定的容量比当前数组元素个数多    E[] newData = newElementArray(newCapacity);    //把当前数组复制到新创建的数组    System.arraycopy(elementData, 0, newData, 0, elementCount);    //当前数组指向新数组    elementData = newData;}//默认增长一倍的扩容private void growByOne() {    int adding = 0;    //扩容量 capacityIncrement 不大于 0，就增长一倍    if (capacityIncrement <= 0) {        if ((adding = elementData.length) == 0) {            adding = 1;        }    } else {        //否则按扩容量走        adding = capacityIncrement;    }    //创建个新数组，大小为当前容量加上 adding    E[] newData = newElementArray(elementData.length + adding);    //复制，赋值    System.arraycopy(elementData, 0, newData, 0, elementCount);    elementData = newData;}//指定默认扩容数量的扩容private void growBy(int required) {    int adding = 0;    //扩容量 capacityIncrement 不大于 0    if (capacityIncrement <= 0) {        //如果当前数组内没有元素，就按指定的数量扩容        if ((adding = elementData.length) == 0) {            adding = required;        }        //增加扩容数量到 指定的以上        while (adding < required) {            adding += adding;        }    } else {        //扩容量大于 0 ，还是按指定的扩容数量走啊        adding = (required / capacityIncrement) * capacityIncrement;        //不过也可能出现偏差，因为是 int 做除法，所以扩容值至少是 指定扩容量的一倍以上        if (adding < required) {            adding += capacityIncrement;        }    }    //创建，复制，赋值一条龙    E[] newData = newElementArray(elementData.length + adding);    System.arraycopy(elementData, 0, newData, 0, elementCount);    elementData = newData;}

2.（我能说一开始看错了，看成 JDK7 的了吗 - -）再来看JDK 8 中的扩容机制，变成一种了：

//扩容，传入最小容量，跟 ArrayList.grow(int) 很相似，只是扩大量不同 private void grow(int minCapacity) {    int oldCapacity = elementData.length;    //如果增长量 capacityIncrement 不大于 0 ，就扩容 2 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;}

3.Vector中的 5 种添加元素的方法

//扩容前兆，检查数量private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {    if (minCapacity - elementData.length > 0)        grow(minCapacity);}//在指定位置插入一个元素，同步的public synchronized void insertElementAt(E obj, int index) {    modCount++;    if (index > elementCount) {        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index                                                 + " > " + elementCount);    }    ensureCapacityHelper(elementCount + 1);    //扩容后就把插入点后面的元素统一后移一位    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, elementCount - index);    //赋值    elementData[index] = obj;    elementCount++;}//尾部插入元素，同步的public synchronized void addElement(E obj) {    modCount++;    ensureCapacityHelper(elementCount + 1);    elementData[elementCount++] = obj;}public void add(int index, E element) {    insertElementAt(element, index);}//添加一个集合到尾部，同步的public synchronized boolean addAll(Collection<? extends E> c) {    modCount++;    //转成数组    Object[] a = c.toArray();    int numNew = a.length;    //扩容，复制到数组后面    ensureCapacityHelper(elementCount + numNew);    System.arraycopy(a, 0, elementData, elementCount, numNew);    elementCount += numNew;    return numNew != 0;}//添加一个结合到指定位置，同步的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);    //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);    //复制元素到数组中    System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);    elementCount += numNew;    return numNew != 0;}

最后还有个 ListIterator 的添加方法

    public void add(E e) {        int i = cursor;        synchronized (Vector.this) {            checkForComodification();            Vector.this.add(i, e);            expectedModCount = modCount;        }        cursor = i + 1;        lastRet = -1;    }

4.Vector 中的 9 种删除方法

//删除指定位置的元素，同步的public synchronized void removeElementAt(int index) {    modCount++;    if (index >= elementCount) {        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +                                                 elementCount);    }    else if (index < 0) {        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);    }    int j = elementCount - index - 1;    if (j > 0) {        //把删除位置后面的元素往前移一位        System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j);    }    elementCount--;    //最后多余的一位置为 null    elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */}//删除指定元素，同步的public synchronized boolean removeElement(Object obj) {    modCount++;    int i = indexOf(obj);    if (i >= 0) {        removeElementAt(i);        return true;    }    return false;}E elementData(int index) {    return (E) elementData[index];}//删除指定位置的元素public synchronized E remove(int index) {    modCount++;    if (index >= elementCount)        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);    E oldValue = elementData(index);    //找到删除该元素后，后面有多少位元素需要前移一位    int numMoved = elementCount - index - 1;    if (numMoved > 0)        //迁移一位        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,                         numMoved);    //最后一位置为 null，不浪费空间    elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work    return oldValue;}public boolean remove(Object o) {    return removeElement(o);}//删除指定集合的所有元素，同步的public synchronized boolean removeAll(Collection<?> c) {    //直接调用 AbstractCollection 的 removeAll 方法，用迭代器挨个删除    return super.removeAll(c);}//删除所有元素，同步的public synchronized void removeAllElements() {    modCount++;    // 挨个置为空，Let gc do its work    for (int i = 0; i < elementCount; i++)        elementData[i] = null;    elementCount = 0;}//删除指定范围的元素,同步的protected synchronized void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {    modCount++;    //把结束位置以后的元素向前移动 指定数量个位置，覆盖    int numMoved = elementCount - toIndex;    System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,                     numMoved);    // 把多余的位置置为 null    int newElementCount = elementCount - (toIndex-fromIndex);    while (elementCount != newElementCount)        elementData[--elementCount] = null;}//排除异己，同步的public synchronized boolean retainAll(Collection<?> c) {    return super.retainAll(c);}//JDK 1.8 新增的public synchronized boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {    Objects.requireNonNull(filter);    // 将要删除的内容加入 removeSet    int removeCount = 0;    final int size = elementCount;    final BitSet removeSet = new BitSet(size);    final int expectedModCount = modCount;    for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {        @SuppressWarnings("unchecked")        final E element = (E) elementData[i];        if (filter.test(element)) {            removeSet.set(i);            removeCount++;        }    }    if (modCount != expectedModCount) {        throw new ConcurrentModificationException();    }    // 遍历，删除    final boolean anyToRemove = removeCount > 0;    if (anyToRemove) {        final int newSize = size - removeCount;        for (int i=0, j=0; (i < size) && (j < newSize); i++, j++) {            i = removeSet.nextClearBit(i);            elementData[j] = elementData[i];        }        for (int k=newSize; k < size; k++) {            elementData[k] = null;  // Let gc do its work        }        elementCount = newSize;        if (modCount != expectedModCount) {            throw new ConcurrentModificationException();        }        modCount++;    }    return anyToRemove;}

写“同步的”写的手抽筋，还是统计不是同步的方法吧 - -。

5. Vector 中的修改方法

//修改指定位置为指定元素public synchronized E set(int index, E element) {    if (index >= elementCount)        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);    //找到这个元素，直接设置新值    E oldValue = elementData(index);    elementData[index] = element;    return oldValue;}//修改指定位置为指定元素public synchronized void setElementAt(E obj, int index) {    if (index >= elementCount) {        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +                                                 elementCount);    }    //数组就是方便，直接更新就好了    elementData[index] = obj;}//修改数组容量public synchronized void setSize(int newSize) {    modCount++;    //元素个数超出容量就要扩容    if (newSize > elementCount) {        ensureCapacityHelper(newSize);    } else {        //新增 elementCount - newSize 个元素        for (int i = newSize ; i < elementCount ; i++) {            elementData[i] = null;        }    }    elementCount = newSize;}//排序，修改顺序public synchronized void sort(Comparator<? super E> c) {    final int expectedModCount = modCount;    //用的是 Arrays.sort     Arrays.sort((E[]) elementData, 0, elementCount, c);    if (modCount != expectedModCount) {        throw new ConcurrentModificationException();    }    modCount++;}//缩小数组容量，减少占用资源public synchronized void trimToSize() {    modCount++;    int oldCapacity = elementData.length;    if (elementCount < oldCapacity) {        //新建个小点的数组，赋值        elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount);    }}

6. Vector 中的查询

//查找 o 从指定位置 index 开始第一次出现的位置public synchronized int indexOf(Object o, int index) {    if (o == null) {        for (int i = index ; i < elementCount ; i++)            if (elementData[i]==null)                return i;    } else {        for (int i = index ; i < elementCount ; i++)            if (o.equals(elementData[i]))                return i;    }    return -1;}//查找 o 在数组中首次出现的位置public int indexOf(Object o) {    return indexOf(o, 0);}//是否包含 O public boolean contains(Object o) {    return indexOf(o, 0) >= 0;}//是否包含整个集合public synchronized boolean containsAll(Collection<?> c) {    //调用 AbstractCollection 的方法，使用迭代器挨个遍历查找，两重循环    return super.containsAll(c);}//第一个元素，其实提供了 get() 方法就够了public synchronized E firstElement() {    if (elementCount == 0) {        throw new NoSuchElementException();    }    return elementData(0);}//最后一个元素，其实提供了 get() 方法就够了public synchronized E lastElement() {    if (elementCount == 0) {        throw new NoSuchElementException();    }    return elementData(elementCount - 1);}public synchronized boolean isEmpty() {    return elementCount == 0;}//实际包含元素个数public synchronized int size() {    return elementCount;}//数组大小，>= 元素个数public synchronized int capacity() {    return elementData.length;}

7. Vector 也可以转成数组

public synchronized Object[] toArray() {    return Arrays.copyOf(elementData, elementCount);}//跟 ArrayList 简直一样public synchronized <T> T[] toArray(T[] a) {    if (a.length < elementCount)        return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, elementCount, a.getClass());    System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, elementCount);    if (a.length > elementCount)        a[elementCount] = null;    return a;}

8. Vector 中的迭代器

普通迭代器　Iterator:

public synchronized Iterator<E> iterator() {    return new Itr();}private class Itr implements Iterator<E> {    int cursor;       // index of next element to return    int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such    int expectedModCount = modCount;    public boolean hasNext() {        // 调用 next() 前的检查        return cursor != elementCount;    }    public E next() {        //注意了，Vector 连迭代器的方法也加了同步        synchronized (Vector.this) {            checkForComodification();            int i = cursor;            if (i >= elementCount)                throw new NoSuchElementException();            cursor = i + 1;            return elementData(lastRet = i);        }    }    public void remove() {        if (lastRet == -1)            throw new IllegalStateException();        //注意了，Vector 连迭代器的方法也加了同步        synchronized (Vector.this) {            checkForComodification();            Vector.this.remove(lastRet);            expectedModCount = modCount;        }        cursor = lastRet;        lastRet = -1;    }    //大概看下这个 1.8 的方法    @Override    public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {        Objects.requireNonNull(action);        synchronized (Vector.this) {            final int size = elementCount;            int i = cursor;            if (i >= size) {                return;            }    @SuppressWarnings("unchecked")            final E[] elementData = (E[]) Vector.this.elementData;            if (i >= elementData.length) {                throw new ConcurrentModificationException();            }            while (i != size && modCount == expectedModCount) {                action.accept(elementData[i++]);            }            // update once at end of iteration to reduce heap write traffic            cursor = i;            lastRet = i - 1;            checkForComodification();        }    }    final void checkForComodification() {        if (modCount != expectedModCount)            throw new ConcurrentModificationException();    }}

ListIterator:

public synchronized ListIterator<E> listIterator(int index) {    if (index < 0 || index > elementCount)        throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);    return new ListItr(index);}final class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {    ListItr(int index) {        super();        cursor = index;    }    public boolean hasPrevious() {        return cursor != 0;    }    public int nextIndex() {        return cursor;    }    public int previousIndex() {        return cursor - 1;    }    public E previous() {        synchronized (Vector.this) {            checkForComodification();            int i = cursor - 1;            if (i < 0)                throw new NoSuchElementException();            cursor = i;            return elementData(lastRet = i);        }    }    public void set(E e) {        if (lastRet == -1)            throw new IllegalStateException();        synchronized (Vector.this) {            checkForComodification();            Vector.this.set(lastRet, e);        }    }    public void add(E e) {        int i = cursor;        synchronized (Vector.this) {            checkForComodification();            Vector.this.add(i, e);            expectedModCount = modCount;        }        cursor = i + 1;        lastRet = -1;    }}//1.8 新增的略过。。。//还多了个 sort 方法，自己传入的集合需要实现比较器@SuppressWarnings("unchecked")@Overridepublic synchronized void sort(Comparator<? super E> c) {    final int expectedModCount = modCount;    Arrays.sort((E[]) elementData, 0, elementCount, c);    if (modCount != expectedModCount) {        throw new ConcurrentModificationException();    }    modCount++;}

Vector 还支持 Enumeration　迭代：

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");        }    };}

总结

Vector 特点

• 底层由一个可以增长的数组组成
• Vector 通过 capacity (容量) 和 capacityIncrement (增长数量) 来尽量少的占用空间
• 扩容时默认扩大两倍
• 最好在插入大量元素前增加 vector 容量，那样可以减少重新申请内存的次数
• 通过 iterator 和 lastIterator 获得的迭代器是 fail-fast 的
• 通过 elements 获得的老版迭代器 Enumeration 不是 fail-fast 的
• 同步类，每个方法前都有同步锁 synchronized
• 在 JDK 2.0 以后，经过优化，Vector 也加入了 Java 集合框架大家族

Vector VS ArrayList

共同点：

• 都是基于数组
• 都支持随机访问
• 默认容量都是 10
• 都有扩容机制

区别：

• Vector 出生的比较早，JDK 1.0 就出生了，ArrayList JDK 1.2 才出来
• Vector 比 ArrayList 多一种迭代器 Enumeration
• Vector 是线程安全的，ArrayList 不是
• Vector 默认扩容 2 倍，ArrayList 是 1.5

如果没有线程安全的需求，一般推荐使用 ArrayList，而不是 Vector，因为每次都要获取锁，效率太低。

Thanks

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Vector.html

http://blog.csdn.net/u011518120/article/details/52192680