JDK源码分析-Vector

Posted 2021-04-05 WriteOnRead

概述

上文「」主要分析了 ArrayList 的实现原理。本文分析 List 接口的另一个实现类：Vector。

Vector 的内部实现与 ArrayList 类似，也可以理解为一个「可变数组」。其继承结构如下（省略部分接口）：

PS: 由于 Vector 目前使用较少，且官方也推荐在无线程安全的需求时使用 ArrayList 代替 Vector，这里仅研究其实现原理。

stackoverflow 也有相关的讨论：

https://stackoverflow.com/questions/1386275/why-is-java-vector-and-stack-class-considered-obsolete-or-deprecated

仍然从其构造器入手进行分析。

构造器

Vector 对外提供四个构造器（内部可以认为是两个），其一：

protected Object[] elementData;

protected int capacityIncrement;

// 无参构造器
public Vector() {
    this(10);
}

// 指定容量的构造器
public Vector(int initialCapacity) {
    this(initialCapacity, 0);
}

// 指定初始容量和容量增长因子的构造器
public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
    super();
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                           initialCapacity);
    this.elementData = new Object[initialCapacity];
    this.capacityIncrement = capacityIncrement;
}        

与 ArrayList 类似，Vector 内部也维护了一个 Object 类型的数组（elementData）来存储元素（默认初始容量也是 10）。不同的是：Vector 比 ArrayList 的构造器多了一个参数 capacityIncrement，该变量也导致了二者的扩容方式略有不同，后面进行分析。

其二：入参为集合的构造器

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);
}       

扩容原理分析

我们仍从其 add() 方法入手进行分析：

public synchronized boolean add(E e) {
    modCount++;
    ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
    elementData[elementCount++] = e;
    return true;
}    

注意这里的关键字 synchronized。观察可以发现：Vector 内部许多方法都使用了该关键字，这也是 Vector 实现线程安全的方式，简单粗暴！

其扩容方法实现如下：

/**
 * The number of valid components in this {@code Vector} object.
 * Components elementData[0] through
 * elementData[elementCount-1] are the actual items.
 */
protected int elementCount;

/*
 * 该方法是非同步的
 * 因为 Vector 内部调用该方法的地方都使用了 synchronized 关键字进行同步，这里不再额外使用
 */
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    // 大于数组容量时再进行扩容操作
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

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);
}

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
    if (minCapacity < 0) // overflow
        throw new OutOfMemoryError();
    return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
        Integer.MAX_VALUE :
        MAX_ARRAY_SIZE;
}                

从这里可以看出，Vector 与 ArrayList 的扩容方式基本一致，只是新容量的计算方式有所不同，这里分析下其新容量大小：

int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ? capacityIncrement : oldCapacity);

Vector 计算扩容后的新容量时，根据 capacityIncrement 的值可以分为两种情况：

1. capacityIncrement > 0：新容量 = 旧容量 + capacityIncrement；

2. capacityIncrement <= 0：新容量 = 旧容量 * 2。

线程安全性

Vector 是线程安全的，它实现线程安全的方式也很简单粗暴：直接在方法上使用 synchronized 关键字进行同步。

Vector 小结

1. 与 ArrayList 类似，Vector 也可以认为是「可变数组」；

2. 扩容原理与 ArrayList 基本一致，只是新容量计算方式略有不同：指定增长容量时，新容量为旧容量 + 增长容量；否则扩容为旧容量的 2 倍；

3. 线程安全的，实现方式简单（synchronized）；

4. 当前使用较少，这里仅学习其实现原理。

Stay hungry, stay foolish.