面试专辑——Vector源码剖析

## Vector简介 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没有实现Serializable接口,因此它不支持序列化,实现了Cloneable接口,能被克隆,实现了RandomAccess接口,支持快速随机访问。 ## Vector源码剖析 Vector的源码如下(加入了比较详细的注释): ``` package java.util; public class Vector extends AbstractList implements List, 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 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 elements() { // 通过匿名类实现Enumeration return new Enumeration() { 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 v = (Vector) 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[] 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 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 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 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(); } } ``` ## 几点总结 Vector的源码实现总体与ArrayList类似,关于Vector的源码,给出如下几点总结: 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(从源码中可以看出容量增长量的作用,第二点也会对容量增长量详细说)明置为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。 3、很多方法都加入了synchronized同步语句,来保证线程安全。 4、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。 5、其他很多地方都与ArrayList实现大同小异,Vector现在已经基本不再使用。

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