Java 集合框架源码分析(五)——Vector
来源：互联网 发布：12306泄露14m数据库 编辑：程序博客网 时间：2024/05/16 15:48
Vector介绍
Vector也是基于数组实现的，是一个动态数组，其容量能自动增长。
Vector是JDK1.0引入了，它的很多实现方法都加入了同步语句，因此是线程安全的（其实也只是相对安全，有些时候还是要加入同步语句来保证线程的安全），可以用于多线程环境。
Vector实现了Serializable接口，可以被序列化，Cloneable接口，能被克隆，实现了RandomAccess接口，支持快速随机访问。
Vector类层次
Vector源码分析
以下是Vector的源码，基于Sun JDK1.7版本，加入了较为详细的注释。
package java.util;public class Vector<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{ // 保存Vector中数据的数组 protected Object[] elementData; // 实际数据的数量 protected int elementCount; // 容量增长系数 protected int capacityIncrement; // Vector的序列版本号 private static final long serialVersionUID = -2767605614048989439L; // 指定Vector"容量大小"和"增长系数"的构造函数 public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) { super(); if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); this.elementData = new Object[initialCapacity]; this.capacityIncrement = capacityIncrement; } // 指定Vector容量大小的构造函数 public Vector(int initialCapacity) { this(initialCapacity, 0); } // Vector构造函数。默认容量是10。 public Vector() { this(10); } // 指定集合的Vector构造函数。 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); } // 将数组Vector的全部元素都拷贝到数组anArray中 public synchronized void copyInto(Object[] anArray) { System.arraycopy(elementData, 0, anArray, 0, elementCount); } // 将当前容量值设为 =实际元素个数 public synchronized void trimToSize() { modCount++; int oldCapacity = elementData.length; if (elementCount < oldCapacity) { elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount); } } // 确定Vector的容量。 public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity > 0) { modCount++; ensureCapacityHelper(minCapacity); } } // 确认“Vector容量”的帮助函数 private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) { // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); } private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; 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; } public synchronized void setSize(int newSize) { modCount++; if (newSize > elementCount) { ensureCapacityHelper(newSize); } else { for (int i = newSize ; i < elementCount ; i++) { elementData[i] = null; } } elementCount = newSize; } // 返回“Vector的总的容量” public synchronized int capacity() { return elementData.length; } // 返回“Vector的实际大小”，即Vector中元素个数 public synchronized int size() { return elementCount; } // 判断Vector是否为空 public synchronized boolean isEmpty() { return elementCount == 0; } // 返回“Vector中全部元素对应的Enumeration” public Enumeration<E> elements() { // 通过匿名类实现Enumeration return new Enumeration<E>() { int count = 0; // 是否存在下一个元素 public boolean hasMoreElements() { return count < elementCount; } // 获取下一个元素 public E nextElement() { synchronized (Vector.this) { if (count < elementCount) { return elementData(count++); } } throw new NoSuchElementException("Vector Enumeration"); } }; } // 返回Vector中是否包含对象(o) public boolean contains(Object o) { return indexOf(o, 0) >= 0; } // 返回Vector中是否包含对象(o) public int indexOf(Object o) { return indexOf(o, 0); } // 从index位置开始向后查找元素(o)。 // 若找到，则返回元素的索引值；否则，返回-1 public synchronized int indexOf(Object o, int index) { if (o == null) { // 若查找元素为null，则正向找出null元素，并返回它对应的序号 for (int i = index ; i < elementCount ; i++) if (elementData[i]==null) return i; } else { // 若查找元素不为null，则正向找出该元素，并返回它对应的序号 for (int i = index ; i < elementCount ; i++) if (o.equals(elementData[i])) return i; } return -1; } // 从后向前查找元素(o)。并返回元素的索引 public synchronized int lastIndexOf(Object o) { return lastIndexOf(o, elementCount-1); } // 从后向前查找元素(o)。开始位置是从前向后的第index个数； // 若找到，则返回元素的“索引值”；否则，返回-1。 public synchronized int lastIndexOf(Object o, int index) { if (index >= elementCount) throw new IndexOutOfBoundsException(index + " >= "+ elementCount); if (o == null) { // 若查找元素为null，则反向找出null元素，并返回它对应的序号 for (int i = index; i >= 0; i--) if (elementData[i]==null) return i; } else { // 若查找元素不为null，则反向找出该元素，并返回它对应的序号 for (int i = index; i >= 0; i--) if (o.equals(elementData[i])) return i; } return -1; } // 返回Vector中index位置的元素。 // 若index越界，则抛出异常 public synchronized E elementAt(int index) { if (index >= elementCount) { throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount); } return elementData(index); } // 获取Vector中的第一个元素。 // 若失败，则抛出异常！ public synchronized E firstElement() { if (elementCount == 0) { throw new NoSuchElementException(); } return elementData(0); } // 获取Vector中的最后一个元素。 // 若失败，则抛出异常！ public synchronized E lastElement() { if (elementCount == 0) { throw new NoSuchElementException(); } return elementData(elementCount - 1); } // 设置index位置的元素值为obj public synchronized void setElementAt(E obj, int index) { if (index >= elementCount) { throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount); } elementData[index] = obj; } // 删除index位置的元素 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) { System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j); } elementCount--; elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */ } // 在index位置处插入元素(obj) public synchronized void insertElementAt(E obj, int index) { modCount++; if (index > elementCount) { throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " > " + elementCount); } ensureCapacityHelper(elementCount + 1); System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, elementCount - index); elementData[index] = obj; elementCount++; } // 将“元素obj”添加到Vector末尾 public synchronized void addElement(E obj) { modCount++; ensureCapacityHelper(elementCount + 1); elementData[elementCount++] = obj; } // 在Vector中查找并删除元素obj。 // 成功的话，返回true；否则，返回false。 public synchronized boolean removeElement(Object obj) { modCount++; int i = indexOf(obj); if (i >= 0) { removeElementAt(i); return true; } return false; } // 删除Vector中的全部元素 public synchronized void removeAllElements() { modCount++; // Let gc do its work for (int i = 0; i < elementCount; i++) elementData[i] = null; elementCount = 0; } // 克隆函数 public synchronized Object clone() { try { @SuppressWarnings("unchecked") Vector<E> v = (Vector<E>) super.clone(); v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount); v.modCount = 0; return v; } catch (CloneNotSupportedException e) { // this shouldn't happen, since we are Cloneable throw new InternalError(); } } // 返回Object数组 public synchronized Object[] toArray() { return Arrays.copyOf(elementData, elementCount); } // 返回Vector的模板数组。所谓模板数组，即可以将T设为任意的数据类型 @SuppressWarnings("unchecked") public synchronized <T> T[] toArray(T[] a) { // 若数组a的大小 < Vector的元素个数； // 则新建一个T[]数组，数组大小是“Vector的元素个数”，并将“Vector”全部拷贝到新数组中 if (a.length < elementCount) return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, elementCount, a.getClass()); // 若数组a的大小 >= Vector的元素个数； // 则将Vector的全部元素都拷贝到数组a中。 System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, elementCount); if (a.length > elementCount) a[elementCount] = null; return a; } // Positional Access Operations @SuppressWarnings("unchecked") E elementData(int index) { return (E) elementData[index]; } // 获取index位置的元素 public synchronized E get(int index) { if (index >= elementCount) throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); return elementData(index); } // 设置index位置的值为element。并返回index位置的原始值 public synchronized E set(int index, E element) { if (index >= elementCount) throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); E oldValue = elementData(index); elementData[index] = element; return oldValue; } // 将“元素e”添加到Vector最后。 public synchronized boolean add(E e) { modCount++; ensureCapacityHelper(elementCount + 1); elementData[elementCount++] = e; return true; } // 删除Vector中的元素o public boolean remove(Object o) { return removeElement(o); } // 在index位置添加元素element public void add(int index, E element) { insertElementAt(element, index); } // 删除index位置的元素，并返回index位置的原始值 public synchronized E remove(int index) { modCount++; if (index >= elementCount) throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); E oldValue = elementData(index); int numMoved = elementCount - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work return oldValue; } // 清空Vector public void clear() { removeAllElements(); } // Bulk Operations // 返回Vector是否包含集合c public synchronized boolean containsAll(Collection<?> c) { return super.containsAll(c); } // 将集合c添加到Vector中 public synchronized boolean addAll(Collection<? extends E> c) { modCount++; Object[] a = c.toArray(); int numNew = a.length; ensureCapacityHelper(elementCount + numNew); System.arraycopy(a, 0, elementData, elementCount, numNew); elementCount += numNew; return numNew != 0; } // 删除集合c的全部元素 public synchronized boolean removeAll(Collection<?> c) { return super.removeAll(c); } // 删除“非集合c中的元素” public synchronized boolean retainAll(Collection<?> c) { return super.retainAll(c); } // 从index位置开始，将集合c添加到Vector中 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); int numMoved = elementCount - index; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew, numMoved); System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew); elementCount += numNew; return numNew != 0; } // 返回两个对象是否相等 public synchronized boolean equals(Object o) { return super.equals(o); } // 计算哈希值 public synchronized int hashCode() { return super.hashCode(); } // 调用父类的toString() public synchronized String toString() { return super.toString(); } // 获取Vector中fromIndex(包括)到toIndex(不包括)的子集 public synchronized List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) { return Collections.synchronizedList(super.subList(fromIndex, toIndex), this); } // 删除Vector中fromIndex到toIndex的元素 protected synchronized void removeRange(int fromIndex, int toIndex) { modCount++; int numMoved = elementCount - toIndex; System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex, numMoved); // Let gc do its work int newElementCount = elementCount - (toIndex-fromIndex); while (elementCount != newElementCount) elementData[--elementCount] = null; } // java.io.Serializable的写入函数 private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws java.io.IOException { final java.io.ObjectOutputStream.PutField fields = s.putFields(); final Object[] data; synchronized (this) { fields.put("capacityIncrement", capacityIncrement); fields.put("elementCount", elementCount); data = elementData.clone(); } fields.put("elementData", data); s.writeFields(); } //返回从指定位置处开始的listIterator public synchronized ListIterator<E> listIterator(int index) { if (index < 0 || index > elementCount) throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index); return new ListItr(index); } //返回listIterator public synchronized ListIterator<E> listIterator() { return new ListItr(0); } /** * Returns an iterator over the elements in this list in proper sequence. * * <p>The returned iterator is <a href="#fail-fast"><i>fail-fast</i></a>. * * @return an iterator over the elements in this list in proper sequence */ public synchronized Iterator<E> iterator() { return new Itr(); } /** * An optimized version of AbstractList.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() { // Racy but within spec, since modifications are checked // within or after synchronization in next/previous return cursor != elementCount; } public E next() { 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(); synchronized (Vector.this) { checkForComodification(); Vector.this.remove(lastRet); expectedModCount = modCount; } cursor = lastRet; lastRet = -1; } final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); } } /** * An optimized version of AbstractList.ListItr */ 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; } }}重点分析
从上述源码可以看到，Vector总体与ArrayList类似，但还是有区别的，关于ArrayList的分析可以查看《Java 集合框架源码分析(一)——ArrayList》。
相同点
- Vector内部使用数组来保存元素。
- Vector实现了RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable三个标记接口，表示它自身支持快速随机访问，克隆，序列化。
- 如果不指定容量大小，默认情况下，Vector容量为10,在JDk1.7中Vector最大容量为 Integer.MAX_VALUE - 8.
- 内部具备自动扩容机制，当容量不足时，会自动申请内存空间。
- 同样在查找给定元素索引值等的方法中，源码都将该元素的值分为null和不为null两种情况处理，Vector中也允许元素为null。
不同点
1 .并发性
很多方法都加入了synchronized同步语句，来保证线程安全。
2.扩容实现方案
Vector 具体的扩容最终会调用到grow方法。
private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; 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); }详细扩容过程：
当容量不足以容纳当前的元素个数时，就先看构造方法中传入的容量增长量参数CapacityIncrement是否为0，如果不为0，就设置新的容量为就容量加上容量增长量，如果为0，就设置新的容量为旧的容量的2倍，如果设置后的新容量还不够，则直接新容量设置为传入的参数（也就是所需的容量），而后同样用Arrays.copyof()方法将元素拷贝到新的数组。
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