Java集合之Vector详解
简介
Vector的内部实现类似于ArrayList，Vector也是基于一个容量能够动态增长的数组来实现的，该类是JDK1.0版本添加的类，它的很多实现方法都加入了同步语句，因此是线程安全的（但Vector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，我们后面会有例子来说明这一点）。
Vector类声明如下：
[java] view plain copy
public class Vector extends AbstractList implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
Vector继承于AbstractList，实现了List、RandomAccess、Cloneable、 Serializable等接口。
ArrayList实现了List接口，可以对它进行队列操作；实现了RandmoAccess接口，即提供了随机访问功能；实现了Cloneable接口，能被克隆；实现了Serializable接口，因此它支持序列化，能够通过序列化传输。
Vector内部通过一个Object数组来存储数据：
[java] view plain copy
protected Object[] elementData;
Vector使用elementCount变量来表示实际存储的元素个数：
[java] view plain copy
protected int elementCount;
Vector有四个构造方法：
[java] view plain copy
// 创建一个空的Vector，并且指定了Vector的初始容量和扩容时的增长系数
public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
this.capacityIncrement = capacityIncrement;
}
// 创建一个空的Vector，并且指定了Vector的初始容量
public Vector(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, 0);
}
// 创建一个空的Vector，并且指定了Vector的初始容量为10
public Vector() {
this(10);
}
// 根据其他集合来创建一个非空的Vector
public Vector(Collection 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);
}
我们下面主要来看一看Vector的add和remove方法。
add方法
Vector有两个重载的Add方法：
[java] view plain copy
// 在数组elementData尾部添加一个元素
public synchronized boolean add(E e)
// 在数组elementData指定位置index处添加元素
public void add(int index, E element)
add(E e)方法
add(E e)方法源码如下：
[java] view plain copy
// 在数组elementData尾部添加一个元素
public synchronized boolean add(E e) {
modCount++;
// 容量大小判断
ensureCapacityHelper(elementCount +1);
elementData[elementCount++] = e;
return true;
}
该方法首先要判断elementData数组的容量是否能够容纳新的元素，若不能，则需要进行扩容操作，然后将元素e放置在数组的size位置。ensureCapacityHelper(int)方法源码如下：
[java] view plain copy
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
// 增加元素后，ArrayList中要存储的元素个数为minCapacity
// 若此时minCapacity > elementData原始的容量，则要按照minCapacity进行扩容
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
扩容的最终操作是通过grow(int)方法来实现的：
[java] view plain copy
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
// 获取elementData的原始容量
int oldCapacity = elementData.length;
// 计算新的容量
// 如果在构造方法中设置了capacityIncrement > 0，那么新数组长度就是原数组长度 + capacityIncrement
// 否则，新数组长度就是原数组长度 * 2
int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
capacityIncrement : oldCapacity);
// 若进行扩容后，capacity仍然比实际需要的小，则新容量更改为实际需要的大小，即minCapacity
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
// 如果新数组的长度比虚拟机能够提供给数组的最大存储空间大，则将新数组长度更改为最大正数：Integer.MAX_VALUE
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// 按照新的容量newCapacity创建一个新数组，然后再将原数组中的内容copy到新数组中
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
和ArrayList的扩容步骤很相似，这里不再介绍。
add(int index, E element)方法
add(int index, E element)方法源码如下：
[java] view plain copy
public void add(int index, E element) {
insertElementAt(element, index);
}
该方式其实是调用了insertElementAt方法：
[java] view plain copy
public synchronized void insertElementAt(E obj, int index) {
// fail-fast机制
modCount++;
// 判断index下标的合法性
if (index > elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index
+" > " + elementCount);
}
// 判断容量大小
ensureCapacityHelper(elementCount +1);
// 数组拷贝，将index到末尾的元素拷贝到index + 1到末尾的位置，将index的位置留出来
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index +1, elementCount - index);
elementData[index] = obj;
elementCount++;
}
remove方法
remove方法在Vector中同样有两种实现方式：
[java] view plain copy
// 根据元素删除
public boolean remove(Object o)
// 根据index下标删除元素
public synchronized E remove(int index)
我们先看remove(Object o)方法。
remove(Object o)方法
remove(Object o)方法源码如下：
[java] view plain copy
public boolean remove(Object o) {
return removeElement(o);
}
其内部通过removeElement方法来删除元素：
[java] view plain copy
public synchronized boolean removeElement(Object obj) {
// fail-fast机制
modCount++;
// 查找元素obj在数组中的下标
int i = indexOf(obj);
// 若下标 >= 0
if (i >= 0) {
// 调用removeElementAt(int)方法删除元素
removeElementAt(i);
return true;
}
return false;
}
我们先来看indexOf(Object)方法：
[java] view plain copy
public int indexOf(Object o) {
return indexOf(o, 0);
}
[java] view plain copy
public synchronized int indexOf(Object o, int index) {
// 若要查找的元素为null
if (o == null) {
for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
}
// 若要查找的元素不为null
else {
for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
Vector查找元素时，是分为元素为null和不为null两种方式来判断的，这也说明Vector允许添加null元素；同时，如果这个元素在Vector中存在多个，则只会找出从index开始，最先出现的那个。
找到元素对应的下标，若下标 >= 0，则说明元素在数组中存在，然后通过removeElementAt(int)方法来删除元素，removeElementAt(int)方法源码如下：
[java] view plain copy
public synchronized void removeElementAt(int index) {
modCount++;
// index下标合法性检验
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
elementCount);
}
else if (index < 0) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
}
// 要移动的元素个数
int j = elementCount - index - 1;
if (j > 0) {
// 将index之后的元素向前移动一位
System.arraycopy(elementData, index +1, elementData, index, j);
}
elementCount--;
elementData[elementCount] =null; /* to let gc do its work */
}
remove(int index)方法
remove(int index)方法源码如下：
[java] view plain copy
public synchronized E remove(int index) {
modCount++;
// index下标合法性检验
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
// 获取旧的元素值
E oldValue = elementData(index);
// 计算需要移动的元素个数
int numMoved = elementCount - index - 1;
// 将元素向前移动
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--elementCount] =null; // Let gc do its work
return oldValue;
}
我们前面说过Vector是相对线程安全的，为什么这么说呢？
我们看下面一段代码：
[java] view plain copy
public class VectorTest {
static class MyThread extends Thread {
private CountDownLatch countDownLatch;
private Vector vector;
private String element;
public MyThread(CountDownLatch countDownLatch, Vector vector, String element) {
this.countDownLatch = countDownLatch;
this.vector = vector;
this.element = element;
}
@Override
public void run() {
super.run();
try {
if (!vector.contains(element)) {
// 注意这里
Thread.sleep(1000);
vector.add(element);
}
}catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
countDownLatch.countDown();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch countDownLatch =new CountDownLatch(2);
Vector vector =new Vector<>();
MyThread myThread1 =new MyThread(countDownLatch, vector, "abc");
MyThread myThread2 =new MyThread(countDownLatch, vector, "abc");
myThread1.start();
myThread2.start();
countDownLatch.await();
int vectorSize = vector.size();
System.out.println("vector size: " + vectorSize);
for (int i = 0; i < vectorSize; i++) {
System.out.println("index " + i + ": " + vector.get(i));
}
}
}
运行结果（不唯一）：
[plain] view plain copy
vector size: 2
index 0: abc
index 1: abc
注意注释处的一段代码，该段代码是判断元素element是否存在，不存在的话，则将其添加到vactoe之中，如果线程1和线程2同时运行该段代码，设想一下如下情景：
线程1通过vector.contains(element)同步方法来判断元素是否存在，此时，该方法返回false，即表明线程1可以将element元素插入Vector中；但是运行完该方法之后，线程1开始sleep，那这时，线程2开始运行vector.contains(element)同步方法，该方法仍然返回了false，即线程2可以将element元素插入Vector中，然后线程2开始sleep，最终结果，就是线程1和线程2都将元素“abc”添加到了vector之中，这就是我们为什么说Vector是相对线程安全的了。
要解决该问题，需要我们在自己的业务代码代码中进行同步控制，比如将那一段代码修改为如下：
[java] view plain copy
synchronized (vector) {
if (!vector.contains(element)) {
Thread.sleep(1000);
vector.add(element);
}
}
则程序运行结果为：
[plain] view plain copy
vector size: 1
index 0: abc
可以看到，这才是我们预期的结果。
最后给大家提供个Java学习交流进阶群：617912068，群内提供免费架构视频资料，还会有大牛在群里解答.。
