java 中的集合（四） Vector源码分析

Vector是基于数组实现的，是一个动态数组，其容量能自动增长。

Vector很多实现方法都加入了同步语句，因此是线程安全的，可以用于多线程环境（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）。

Vector实现了Serializable接口，因此它支持序列化，能够通过序列化传输，实现了RandomAccess接口，支持快速随机访问，实际上就是通过下标序号进行快速访问，实现了Cloneable接口，能被克隆。

来看看代码：

    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;                   // Vector构造函数。默认容量是10。            public Vector() {                this(10);            }                   // 指定Vector容量大小的构造函数            public Vector(int initialCapacity) {                this(initialCapacity, 0);            }                   // 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);                // 新建一个数组，数组容量是initialCapacity                this.elementData = new Object[initialCapacity];                // 设置容量增长系数                this.capacityIncrement = capacityIncrement;            }                   // 指定集合的Vector构造函数。            public Vector(Collection<? extends E> c) {                // 获取“集合(c)”的数组，并将其赋值给elementData                elementData = c.toArray();                // 设置数组长度                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);                }            }                   // 确认“Vector容量”的帮助函数            private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {                int oldCapacity = elementData.length;                // 当Vector的容量不足以容纳当前的全部元素，增加容量大小。                // 若 容量增量系数>0(即capacityIncrement>0)，则将容量增大当capacityIncrement                // 否则，将容量增大一倍。                if (minCapacity > oldCapacity) {                    Object[] oldData = elementData;                    int newCapacity = (capacityIncrement > 0) ?                        (oldCapacity + capacityIncrement) : (oldCapacity * 2);                    if (newCapacity < minCapacity) {                        newCapacity = minCapacity;                    }                    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);                }            }                   // 确定Vector的容量。            public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) {                // 将Vector的改变统计数+1                modCount++;                ensureCapacityHelper(minCapacity);            }                   // 设置容量值为 newSize            public synchronized void setSize(int newSize) {                modCount++;                if (newSize > elementCount) {                    // 若 "newSize 大于 Vector容量"，则调整Vector的大小。                    ensureCapacityHelper(newSize);                } else {                    // 若 "newSize 小于/等于 Vector容量"，则将newSize位置开始的元素都设置为null                    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 (E)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;            }                          // 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;            }                   // 查找并返回元素(o)在Vector中的索引值            public int indexOf(Object o) {                return indexOf(o, 0);            }                   // 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月结，则抛出异常            public synchronized E elementAt(int index) {                if (index >= elementCount) {                    throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount);                }                       return (E)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 (E)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 (E)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++;                // 将Vector中的全部元素设为null                for (int i = 0; i < elementCount; i++)                    elementData[i] = null;                       elementCount = 0;            }                   // 克隆函数            public synchronized Object clone() {                try {                    Vector<E> v = (Vector<E>) super.clone();                    // 将当前Vector的全部元素拷贝到v中                    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            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;            }                   // 获取index位置的元素            public synchronized E get(int index) {                if (index >= elementCount)                    throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);                       return (E)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);                       Object oldValue = elementData[index];                elementData[index] = element;                return (E)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);                Object 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 (E)oldValue;            }                   // 清空Vector            public void clear() {                removeAllElements();            }                   // 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);                // 将集合c的全部元素拷贝到数组elementData中                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 synchronized void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)                throws java.io.IOException {                s.defaultWriteObject();            }        }   

关于Vector的源码，给出几点总结：

1、Vector有四个不同的构造方法。无参构造方法的容量为默认值10，仅包含容量的构造方法则将容量增长量置为0。

2、注意扩充容量的方法ensureCapacityHelper。与ArrayList相同，Vector在每次增加元素（可能是1个，也可能是一组）时，都要调用该方法来确保足够的容量。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CapacityIncrement是否为0，如果不为0，就设置新的容量为原容量加上容量增长量，如果为0，就设置新的容量为原容量的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。

3、很多方法都加入了synchronized同步语句，来保证线程安全(相对安全)。

4、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。

5、其它很多地方都与ArrayList实现大同小异，Vector现在已经基本不再使用。

6、慎用subList，因为返回的对象，仅仅是原对象的视图，对两者操作将会相互影响。

上文多次提到，Vector的线程安全只是相对的。这是因为，设计之初并没有考虑到错综复杂的实际应用场景。看一个例子：

Vector vector = new Vector();public void put(String element){    if (!vector.contains(element))         vector.add(element);     }}

这个例子主要用于向Vector放入数据，放入数据前先判断Vector中是否已经存在，如果不存在则放入。即最后的结果中没有重复的元素存在。

尽管Vector中的contains()方法和add()方法都是同步的。但是组合应用时还是存在现场安全问题。假如有两个线程同时进入put()方法，传递的参数都是一样的，例如 put("123")。当线程1执行if (!vector.contains(element)) 后还没有执行vector.add(element); 时，线程2进来了，此时vector.contains(element))还是返回false，这样的结果会导致两个123都加入到vector。所以该场景还是线程不安全的。

解决办法：

1.在方法内使用synchronized。

synchronized(this){if (!vector.contains(element))      vector.add(element); }}

2、参考单例模式的双检索方式。

if (!vector.contains(element))     synchronized(this){        if (!vector.contains(element)) {              vector.add(element);          }     }}   

Vector是历史遗留问题，它能实现的功能，jdk中都有了更好的替代。而Vector本身的线程安全策略，可以说增加了不必要的成本，并且未必达到目的。另一方面，为了兼容，Vector中有大量重复接口，显得比较混乱。总体上来说，应尽量弃用Vector。

参考地址：http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/35793865