java集合系列——List集合之Vector介绍（四）

大家好，又见面了，我是全栈君。

1. Vector的简介 JDK1.7.0_79版本
Vector 类可以实现可增长的对象数组。与数组一样，它包含可以使用整数索引进行访问的组件。但是，Vector 的大小可以根据需要增大或缩小，以适应创建 Vector 后进行添加或移除项的操作。Vector 是同步的，可用于多线程。

public class Vector<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

• Vector 继承了AbstractList，实现了List；所以，它是一个队列，支持相关的添加、删除、修改、遍历等功能。

• Vector实现了RandmoAccess接口，即提供了随机访问功能。RandmoAccess是java中用来被List实现，为List提供快速访问功能的。在Vector中，我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象；这就是快速随机访问。

• Vector 实现了Cloneable接口，即实现clone()函数。它能被克隆。

• Vector 实现Serializable接口，支持序列化。

2.Vector的继承关系

Vector API

java.lang.Object
  继承者 java.util.AbstractCollection<E>
      继承者 java.util.AbstractList<E>
          继承者 java.util.Vector<E>
所有已实现的接口：
Serializable, Cloneable, Iterable<E>, Collection<E>, List<E>, RandomAccess
直接已知子类：
Stack

3.Vector的API
注意方法有synchronized 修饰的，实现同步！

synchronized boolean        add(E object)
             void           add(int location, E object)
synchronized boolean        addAll(Collection<? extends E> collection)
synchronized boolean        addAll(int location, Collection<? extends E> collection)
synchronized void           addElement(E object)
synchronized int            capacity()
             void           clear()
synchronized Object         clone()
             boolean        contains(Object object)
synchronized boolean        containsAll(Collection<?> collection)
synchronized void           copyInto(Object[] elements)
synchronized E              elementAt(int location)
             Enumeration<E> elements()
synchronized void           ensureCapacity(int minimumCapacity)
synchronized boolean        equals(Object object)
synchronized E              firstElement()
             E              get(int location)
synchronized int            hashCode()
synchronized int            indexOf(Object object, int location)
             int            indexOf(Object object)
synchronized void           insertElementAt(E object, int location)
synchronized boolean        isEmpty()
synchronized E              lastElement()
synchronized int            lastIndexOf(Object object, int location)
synchronized int            lastIndexOf(Object object)
synchronized E              remove(int location)
             boolean        remove(Object object)
synchronized boolean        removeAll(Collection<?> collection)
synchronized void           removeAllElements()
synchronized boolean        removeElement(Object object)
synchronized void           removeElementAt(int location)
synchronized boolean        retainAll(Collection<?> collection)
synchronized E              set(int location, E object)
synchronized void           setElementAt(E object, int location)
synchronized void           setSize(int length)
synchronized int            size()
synchronized List<E>        subList(int start, int end)
synchronized <T> T[]        toArray(T[] contents)
synchronized Object[]       toArray()
synchronized String         toString()
synchronized void           trimToSize()

4.Vector源码分析

public class Vector<E>
extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
/** * 存储向量组件的数组缓冲区。 */
protected Object[] elementData;
/** * Vector 对象中的有效组件数。 */
protected int elementCount;
/** * 向量的大小大于其容量时，容量自动增加的量。 * 即 容量增长系数 * @serial */
protected int capacityIncrement;
/** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */
private static final long serialVersionUID = -2767605614048989439L;
/** * Constructs an empty vector with the specified initial capacity and * capacity increment. * * 使用指定的初始容量和容量增量构造一个空的向量。 * 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;
}
/** * Constructs an empty vector with the specified initial capacity and * with its capacity increment equal to zero. * * 使用指定的初始容量和等于零的容量增量构造一个空向量。 */
public Vector(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, 0);
}
/** * Constructs an empty vector so that its internal data array * has size { 
@code 10} and its standard capacity increment is * zero. * 构造一个空向量，使其内部数据数组的大小为 10，其标准容量增量为零。 */
public Vector() {
this(10);
}
/** * Constructs a vector containing the elements of the specified * collection, in the order they are returned by the collection's * iterator. * * 构造一个包含指定 collection 中的元素的向量， * 这些元素按其 collection 的迭代器返回元素的顺序排列。 * */
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);
}
/** * Copies the components of this vector into the specified array. * The item at index { 
@code k} in this vector is copied into * component { 
@code k} of { 
@code anArray}. * 将此向量的组件复制到指定的数组中。此向量中索引 k 处的项将复制到 anArray 的组件 k 中。 * 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 * 对此向量的容量进行微调，使其等于向量的当前大小。 */
public synchronized void trimToSize() {
modCount++; //Vector的改变统计数+1 
int oldCapacity = elementData.length;
if (elementCount < oldCapacity) {
elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
}
}
/** * 增加此向量的容量（如有必要），以确保其至少能够保存最小容量参数指定的组件数。 * * @param minCapacity the desired minimum capacity * minCapacity 所需的最小容量 */       
public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity > 0) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(minCapacity);//确认“Vector容量”的帮助函数 
}
}
/** * 这实现了ensureCapacity的不同步语义。 * 此类中的同步方法可以在内部调用此方法以确保容量，而不会导致额外同步的成本。 * */
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/** *最大值 -8 ，防止OutOfMemoryError */
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
//Vector容量是否增加。
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);
}
//hugeCapacity 巨大容量 最大容量 Integer.MAX_VALUE
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
/** * Sets the size of this vector. If the new size is greater than the * current size, new { 
@code null} items are added to the end of * the vector. If the new size is less than the current size, all * components at index { 
@code newSize} and greater are discarded. * 设置此向量的大小。如果新大小大于当前大小，则会在向量的末尾添加相应数量的 null 项。 * 如果新大小小于当前大小，则丢弃索引 newSize 处及其之后的所有项。 * @param newSize the new size of this vector * @throws ArrayIndexOutOfBoundsException if the new size is negative 负数的话，抛出异常 */
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;
}
/** * 返回此向量的当前容量。 若新初始化 * Vector<String> v = new Vector<String>(); * v.capacity 返回为10 * v.size 返回为 0 */
public synchronized int capacity() {
return elementData.length;
}
/** * Returns the number of components in this vector. * 返回此向量中的组件数。 Vector中数组的元素大小！ * @return the number of components in this vector */
public synchronized int size() {
return elementCount;
}
/** * Tests if this vector has no components. * 测试此向量是否不包含组件（元素） * 当且仅当此向量没有组件(元素)（也就是说其大小为零）时返回 true；否则返回 false。 */
public synchronized boolean isEmpty() {
return elementCount == 0;
}
/** * 返回此向量的组件的枚举。返回的 Enumeration 对象将生成此向量中的所有项。 * 生成的第一项为索引 0 处的项，然后是索引 1 处的项，依此类推。 * (1) * for(Enumeration<String> elements = v.elements();elements.hasMoreElements() ;) * System.out.printf(elements.nextElement()); * (2) * while(elements.hasMoreElements()) * System.out.printf(elements.nextElement()); */
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");
}
};
}
/** * 如果此向量包含指定的元素，则返回 true。 * 更确切地讲，当且仅当此向量至少包含一个满足 (o==null ? e==null : o.equals(e)) 的元素 e 时， * 返回 true。 * */
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o, 0) >= 0;
}
/** * 返回此向量中第一次出现的指定元素的索引，如果此向量不包含该元素，则返回 -1。 * 更确切地讲，返回满足 (o==null ? get(i)==null : o.equals(get(i))) 的最低索引 i； * 如果没有这样的索引，则返回 -1。 */
public int indexOf(Object o) {
return indexOf(o, 0);
}
/** * 返回此向量中第一次出现的指定元素的索引，从 index 处正向搜索， * 如果未找到该元素，则返回 -1。更确切地讲， * 返回满足 (i >= index && (o==null ? get(i)==null : o.equals(get(i)))) 的最低索引 i； * 如果没有这样的索引，则返回 -1。 */
public synchronized int indexOf(Object o, int index) {
//分为null和不为null
if (o == null) {
for (int i = index ; i < elementCount ; i++)//从index处正向搜索，默认从索引为0处开始
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
/** * 返回此向量中最后一次出现的指定元素的索引；如果此向量不包含该元素，则返回 -1。 * 更确切地讲，返回满足 (o==null ? get(i)==null : o.equals(get(i))) 的最高索引 i； * 如果没有这样的索引，则返回 -1。 */
public synchronized int lastIndexOf(Object o) {
return lastIndexOf(o, elementCount-1);
}
/** * 返回此向量中最后一次出现的指定元素的索引，从 index 处逆向搜索，如果未找到该元素，则返回 -1。 * 更确切地讲，返回满足 (i <= index && (o==null ? get(i)==null : o.equals(get(i)))) 的最高索引 i； * 如果没有这样的索引，则返回 -1。 */
public synchronized int lastIndexOf(Object o, int index) {
if (index >= elementCount)
throw new IndexOutOfBoundsException(index + " >= "+ elementCount);
if (o == null) {
for (int i = index; i >= 0; i--)//从index处正向搜索，默认从索引为elementCount-1处开始
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = index; i >= 0; i--)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
/** * 返回指定索引处的组件。 * 此方法的功能与 get(int) 方法的功能完全相同（后者是 List 接口的一部分） */
public synchronized E elementAt(int index) {
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount);
}
return elementData(index);//按照下标去查找元素
}
/** * 返回此向量的第一个组件（位于索引 0) 处的项）。 */
public synchronized E firstElement() {
if (elementCount == 0) {
throw new NoSuchElementException();
}
return elementData(0);
}
/** * 向量的最后一个组件，即索引 size() - 1 处的组件。 */
public synchronized E lastElement() {
if (elementCount == 0) {
throw new NoSuchElementException();
}
return elementData(elementCount - 1);
}
/** * 将此向量指定 index 处的组件设置为指定的对象。丢弃该位置以前的组件(元素)。 * 索引必须为一个大于等于 0 且小于向量当前大小的值。 */
public synchronized void setElementAt(E obj, int index) {
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
elementCount);
}
elementData[index] = obj;
}
/** * 删除指定索引处的组件。此向量中的每个索引大于等于指定 index 的组件都将下移， * 使其索引值变成比以前小 1 的值。此向量的大小将减 1。 * * 索引必须为一个大于等于 0 且小于向量当前大小的值。 */
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 让gc做它的工作*/
}
/** * 将指定对象作为此向量中的组件插入到指定的 index 处。 * 此向量中的每个索引大于等于指定 index 的组件都将向上移位，使其索引值变成比以前大 1 的值 */
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++;
}
/** * 将指定的组件添加到此向量的末尾，将其大小增加 1。 * 如果向量的大小比容量大，则增大其容量。 */
public synchronized void addElement(E obj) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);//判读容量大小，是否需要增容
elementData[elementCount++] = obj; //默认添加
}
/** * 从此向量中移除变量的第一个（索引最小的）匹配项。 * 如果在此向量中找到该对象，那么向量中索引大于等于该对象索引的每个组件都会下移， * 使其索引值变成比以前小 1 的值 */
public synchronized boolean removeElement(Object obj) {
modCount++;
int i = indexOf(obj); //查询obj索引位置 
if (i >= 0) {
removeElementAt(i); //移除变量的第一个匹配项
return true;
}
return false;
}
/** * 从此向量中移除全部组件，并将其大小设置为零。 */
public synchronized void removeAllElements() {
modCount++;
// Let gc do its work
for (int i = 0; i < elementCount; i++)
elementData[i] = null;  //全部设置为 null
elementCount = 0;  // elementCount大小设置为 0
}
/** * 返回向量的一个副本。副本中将包含一个对内部数据数组副本的引用， * 而非对此 Vector 对象的原始内部数据数组的引用。 */
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();
}
}
/** * Returns an array containing all of the elements in this Vector * in the correct order. * 返回一个数组，包含此向量中以恰当顺序存放的所有元素。 * @since 1.2 */
public synchronized Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
}
/** * 返回一个数组，包含此向量中以恰当顺序存放的所有元素；返回数组的运行时类型为指定数组的类型。 */
@SuppressWarnings("unchecked")
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;
}
// Positional Access Operations
// 定位访问操作
@SuppressWarnings("unchecked")
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
/** * 返回向量中指定位置的元素。 */
public synchronized E get(int index) {
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
return elementData(index);
}
/** * 用指定的元素替换此向量中指定位置处的元素。 */
public synchronized E set(int index, E element) {
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
/** * 将指定元素添加到此向量的末尾。 */
public synchronized boolean add(E e) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = e;
return true;
}
/** * 移除此向量中指定元素的第一个匹配项，如果向量不包含该元素，则元素保持不变。 * 更确切地讲，移除其索引 i 满足 (o==null ? get(i)==null : o.equals(get(i))) 的元素（如果存在这样的元素）。 */
public boolean remove(Object o) {
return removeElement(o);
}
/** * 在此向量的指定位置插入指定的元素。将当前位于该位置的元素（如果有） * 及所有后续元素右移（将其索引加 1）。 */
public void add(int index, E element) {
insertElementAt(element, index);
}
/** * 移除此向量中指定位置的元素。将所有后续元素左移（将其索引减 1）。 * 返回此向量中移除的元素。 */
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;
}
/** * 从此向量中移除所有元素。此调用返回后，向量将为空（除非抛出了异常）。 */
public void clear() {
removeAllElements();
}
// Bulk Operations
// 批量操作
/** * 如果此向量包含指定 Collection 中的所有元素，则返回 true。 */
public synchronized boolean containsAll(Collection<?> c) {
return super.containsAll(c);
}
/** * 将指定 Collection 中的所有元素添加到此向量的末尾，按照指定 collection 的迭代器所返回的顺序添加这些元素。 * */
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;
}
/** * 从此向量中移除包含在指定 Collection 中的所有元素。 */
public synchronized boolean removeAll(Collection<?> c) {
return super.removeAll(c);
}
/** * 在此向量中仅保留包含在指定 Collection 中的元素。 * 换句话说，从此向量中移除所有未包含在指定 Collection 中的元素。 */
public synchronized boolean retainAll(Collection<?> c) {
return super.retainAll(c);
}
/** * 在指定位置将指定 Collection 中的所有元素插入到此向量中。 * 将当前位于该位置的元素（如果有）及所有后续元素右移（增大其索引值）。 */
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;
}
/** * 比较指定对象与此向量的相等性。 */
public synchronized boolean equals(Object o) {
return super.equals(o);
}
/** * 返回此向量的哈希码值。 */
public synchronized int hashCode() {
return super.hashCode();
}
/** * 返回此向量的字符串表示形式，其中包含每个元素的 String 表示形式。 */
public synchronized String toString() {
return super.toString();
}
/** * 返回此 List 的部分视图，元素范围为从 fromIndex（包括）到 toIndex（不包括）。 */
public synchronized List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
return Collections.synchronizedList(super.subList(fromIndex, toIndex),
this);
}
/** * 从此 List 中移除其索引位于 fromIndex（包括）与 toIndex（不包括）之间的所有元素 */
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;
}
/** * 将Vector实例的状态保存到流（即，序列化它）。 此方法执行同步以确保序列化数据的一致性。 */
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();
}
/** * 对列表中的元素返回一个列表迭代器（以正确的顺序）， * 从列表中指定的位置开始。 指定的索引指示由初始调用返回到next的第一个元素。 * 对上一个的初始调用将返回具有指定索引减1的元素。 * *返回的列表迭代器是fail-fast的。 * */
public synchronized ListIterator<E> listIterator(int index) {
if (index < 0 || index > elementCount)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
return new ListItr(index);
}
/** * 返回此列表中的元素（按正确顺序）的列表迭代器。 * * 返回的列表迭代器是fail-fast的。 * */
public synchronized ListIterator<E> listIterator() {
return new ListItr(0); //ListItr extends Itr implements ListIterator<E>
}
/** * 返回此列表中的元素（按正确顺序）的列表迭代器。 * * 返回的列表迭代器是fail-fast的。 */
public synchronized Iterator<E> iterator() {
return new Itr(); //class Itr implements Iterator<E>
}
/** * An optimized version of AbstractList.Itr * 这个下面不在分析，大概实现了要Iterator ，实现具体的一些方法 */
private class Itr implements Iterator<E> { 

}
}

5.总结

1: Vector实际上是通过一个数组去保存数据的。当我们构造Vecotr时；若使用默认构造函数，则Vector的默认容量大小是10。

2: 当Vector容量不足以容纳全部元素时，Vector的容量会增加。若容量增加系数 大于0，则将容量的值增加“容量增加系数”；否则，将容量大小增加一倍。

3: Vector的克隆函数，即是将全部元素克隆到一个数组中。

4: 很多方法都加入了synchronized同步语句，来保证线程安全。

5: 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。

6： 遍历Vector，使用索引的随机访问方式最快，使用迭代器最慢。

7： Vector很多地方都与ArrayList实现大同小异，现在已经基本不再使用。

java集合系列——java集合概述（一）
java集合系列——List集合之ArrayList介绍（二）
java集合系列——List集合之LinkedList介绍（三）
java集合系列——List集合之Vector介绍（四）
java集合系列——List集合之Stack介绍（五）
java集合系列——List集合总结（六）
java集合系列——Map介绍（七）
java集合系列——Map之HashMap介绍（八）
java集合系列——Map之TreeMap介绍（九）
java集合系列——Set之HashSet和TreeSet介绍（十）

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