5，Vector

一，Vector简介

   

1，Vector 是矢量队列，它是JDK1.0版本添加的类。

2，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。

3，Vector 实现了RandmoAccess接口，即提供了随机访问功能。

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

5，Vector 实现Serializable接口，说明Vector支持序列化。

6，Vector 与ArrayList不同，Vector中的操作是线程安全的。

二，数据结构

Vector的数据结构如下：

底层的数据结构就是数组，数组元素类型为Object类型，即可以存放所有类型数据。对Vector类的实例的所有的操作底层都是基于数组的。

三，Vector源码

1，Vector结构

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;
    
    省略......
}

1.1，elementData对象

elementData是Object[] 类型的数组，它保存了添加到Vector中的元素。

elementData是个动态数组，如果初始化Vector时，没指定动态数组的大小，则使用默认大小10。

随着Vector中元素的增加，Vector的容量也会动态增长，capacityIncrement是与容量增长相关的增长系数，具体的增长方式，请参考ensureCapacity()函数。

1.2，elementCount

动态数组的实际大小。

1.3，capacityIncrement

动态数组的增长系数。如果在创建Vector时，指定了capacityIncrement的大小；则每次当Vector中动态数组容量增加时，增加的大小都是capacityIncrement。

2，构造函数

Vector提供了四种方式的构造器，如下：

//创建指定容量大小的数组，设置增长量。
public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
    super();
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                           initialCapacity);
    this.elementData = new Object[initialCapacity];
    //设置增长量。
    this.capacityIncrement = capacityIncrement;
}
 
//创建一个用户指定容量的数组，同时增长量为 0
public Vector(int initialCapacity) {
    this(initialCapacity, 0);
}
 
//创建默认容量 10 的数组，同时增长量为 0 
public Vector() {
    this(10);
}
 
//创建一个包含指定集合的数组
public Vector(Collection<? extends E> c) {
    //转成数组，赋值
    elementData = c.toArray();
    elementCount = elementData.length;
    // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
    //可能有这个神奇的 bug，用 Arrays.copyOf 重新创建、复制
    if (elementData.getClass() != Object[].class)
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount, Object[].class);
}

3，部分函数

3.1，add()函数

public synchronized boolean add(E e) {
    modCount++;
    ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
    elementData[elementCount++] = e;
    return true;
}
// 将e添加到ArrayList的指定位置
public void add(int index, E element) {
    insertElementAt(element, index);
}

在add函数发现其调用了函数ensureCapacityHelper，ensureCapacityHelper的具体函数如下：

private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

在ensureCapacityHelper函数发现其调用了函数grow，grow函数才会对数组进行扩容，grow函数的具体函数如下：

private void grow(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;// 旧容量
    //若容量增加系数 >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。
    int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                     capacityIncrement : oldCapacity);
    // 判断新容量小于参数指定容量，修改新容量
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    // 判断新容量大于最大容量
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);// 指定新容量，特殊情况下（新扩展数组大小已经达到了最大值）则只取最大值。
    // 拷贝扩容
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

3.2，subList()函数

//返回指定区间的线程安全的List
public synchronized List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
    return Collections.synchronizedList(super.subList(fromIndex, toIndex),
                                        this);
}

Collections.synchronizedList封装是对List对象添加同步锁，各方法本质上还是调用的List的方法。Vector类其他方法和ArrayList差不多，无非加上了一个synchronized同步处理，这里就不再赘述了。

四，Vector遍历方式

Vector支持4种遍历方式。

1，迭代器遍历

Iterator<String> iter = listVector.iterator();
while (iter.hasNext()) {
    System.out.println(iter.next());
}

2，随机访问，通过索引值去遍历。

由于Vector实现了RandomAccess接口，它支持通过索引值去随机访问元素。

for (int i = 0; i < listVector.size(); i++) {
    System.out.println(listVector.get(i));
}

3，for循环遍历

for (String string : listVector) {
    System.out.println(string);
}

4，Enumeration遍历

Enumeration<String> enu = listVector.elements();
while (enu.hasMoreElements()) {
    String string = (String) enu.nextElement();
    System.out.println(string);
}

下面通过一个实例，比较这4种方式的效率，代码如下：

public class TestVector {
    static long startTime = 0;
    static long endTime = 0;
    
    public static void main(String[] args) {
        Vector<String> listVector = new Vector<String>();
        
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            listVector.add(i + "");
        }
        TestVector.loopVector_Indexes(listVector);
        TestVector.loopVector_Iterator(listVector);
        TestVector.loopVector_For(listVector);
        TestVector.loopVector_Enumeration(listVector);
    }
    
    //随机访问，通过索引值去遍历。
    public static void loopVector_Indexes(Vector<String> listVector){
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < listVector.size(); i++) {
            listVector.get(i);
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        long interval = endTime - startTime;
        System.out.println("随机访问，通过索引值去遍历(loopVector_Indexes)：" + interval + " ms");
    }
    
    //通过迭代器遍历
    public static void loopVector_Iterator(Vector<String> listVector){
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (Iterator<String> iter = listVector.iterator(); iter.hasNext();) {
            iter.next();
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        long interval = endTime - startTime;
        System.out.println("通过迭代器遍历(loopVector_Iterator)：" + interval + " ms");
    }
    
    //通过for循环遍历
    public static void loopVector_For(Vector<String> listVector){
        startTime = System.currentTimeMillis();
        String tString;
        for (String string : listVector) {
            tString = string;
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        long interval = endTime - startTime;
        System.out.println("通过for循环遍历(loopVector_For)：" + interval + " ms");
    }
    
    //Enumeration遍历
    public static void loopVector_Enumeration(Vector<String> listVector){
        startTime = System.currentTimeMillis();
        Enumeration<String> enu = listVector.elements();
        String tString;
        while (enu.hasMoreElements()) {
            tString = (String)enu.nextElement();
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        long interval = endTime - startTime;
        System.out.println("通过Enumeration遍历(loopVector_Enumeration)：" + interval + " ms");
    }
}

运行结果：

遍历Vector，使用索引的随机访问方式最快。

五，常用函数

// 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) {
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}
 
// 确定Vector的容量。
public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) {
    // 将Vector的改变统计数+1
    modCount++;
    ensureCapacityHelper(minCapacity);
}
 
private void grow(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;// 旧容量
    //若容量增加系数 >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。
    int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                     capacityIncrement : oldCapacity);
    // 判断新容量小于参数指定容量，修改新容量
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    // 判断新容量大于最大容量
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);// 指定新容量，特殊情况下（新扩展数组大小已经达到了最大值）则只取最大值。
    // 拷贝扩容
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
 
// 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();
}