Vector源码分析和实例应用
1、Vector介绍
- Vector 是矢量队列，它是JDK1.0版本添加的类。继承于AbstractList，实现了List, RandomAccess, Cloneable这些接口。
- 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接口被List实现以便于为List提供快速访问功能。在Vector中，我们即可以通过元素的下角标快速获取元素对象，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 实现了java.io.Serializable接口，说明vector支持序列化
- 和ArrayList不同，Vector中的操作是线程安全的。
2、Vector数据结构
1 java.lang.Object 2 ↳ java.util.AbstractCollection<E> 3 ↳ java.util.AbstractList<E> 4 ↳ java.util.Vector<E> 5 6 public class Vector<E> 7 extends AbstractList<E> 8 implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {}
Vector的数据结构和ArrayList差不多，它包含了3个成员变量：elementData , elementCount， capacityIncrement。
(01) 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，请参考源码分析中的ensureCapacity()函数。
(02) elementCount 是动态数组的实际大小。
(03) capacityIncrement 是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。
3、Vector源码分析
1 package java.util; 2 3 public class Vector<E> 4 extends AbstractList<E> 5 implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable 6 { 7 8 // 保存Vector中数据的数组 9 protected Object[] elementData; 10 11 // 实际数据的数量 12 protected int elementCount; 13 14 // 容量增长系数 15 protected int capacityIncrement; 16 17 // Vector的序列版本号 18 private static final long serialVersionUID = -2767605614048989439L; 19 20 // Vector构造函数。默认容量是10。 21 public Vector() { 22 this(10); 23 } 24 25 // 指定Vector容量大小的构造函数 26 public Vector(int initialCapacity) { 27 this(initialCapacity, 0); 28 } 29 30 // 指定Vector"容量大小"和"增长系数"的构造函数 31 public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) { 32 super(); 33 if (initialCapacity < 0) 34 throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ 35 initialCapacity); 36 // 新建一个数组，数组容量是initialCapacity 37 this.elementData = new Object[initialCapacity]; 38 // 设置容量增长系数 39 this.capacityIncrement = capacityIncrement; 40 } 41 42 // 指定集合的Vector构造函数。 43 public Vector(Collection<? extends E> c) { 44 // 获取“集合(c)”的数组，并将其赋值给elementData 45 elementData = c.toArray(); 46 // 设置数组长度 47 elementCount = elementData.length; 48 // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) 49 if (elementData.getClass() != Object[].class) 50 elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount, Object[].class); 51 } 52 53 // 将数组Vector的全部元素都拷贝到数组anArray中 54 public synchronized void copyInto(Object[] anArray) { 55 System.arraycopy(elementData, 0, anArray, 0, elementCount); 56 } 57 58 // 将当前容量值设为实际元素个数 59 public synchronized void trimToSize() { 60 modCount++; 61 int oldCapacity = elementData.length; 62 if (elementCount < oldCapacity) { 63 elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount); 64 } 65 } 66 67 // 确认“Vector容量”的帮助函数 68 private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) { 69 int oldCapacity = elementData.length; 70 // 当Vector的容量不足以容纳当前的全部元素，增加容量大小。 71 // 若 容量增量系数>0(即capacityIncrement>0)，则将容量增大当capacityIncrement 72 // 否则，将容量增大一倍。 73 if (minCapacity > oldCapacity) { 74 Object[] oldData = elementData; 75 int newCapacity = (capacityIncrement > 0) ? 76 (oldCapacity + capacityIncrement) : (oldCapacity * 2); 77 if (newCapacity < minCapacity) { 78 newCapacity = minCapacity; 79 } 80 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); 81 } 82 } 83 84 // 确定Vector的容量。 85 public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) { 86 // 将Vector的改变统计数+1 87 modCount++; 88 ensureCapacityHelper(minCapacity); 89 } 90 91 // 设置容量值为 newSize 92 public synchronized void setSize(int newSize) { 93 modCount++; 94 if (newSize > elementCount) { 95 // 若 "newSize 大于 Vector容量"，则调整Vector的大小。 96 ensureCapacityHelper(newSize); 97 } else { 98 // 若 "newSize 小于/等于 Vector容量"，则将newSize位置开始往后的元素都设置为null 99 for (int i = newSize ; i < elementCount ; i++) { 100 elementData[i] = null; 101 } 102 } 103 //最后一定是要保证当前的数组容量就是等于设置的容量大小 104 elementCount = newSize; 105 } 106 107 // 返回“Vector的总的容量”，这里的总的容量不定是数组中世纪元素的个数 108 public synchronized int capacity() { 109 return elementData.length; 110 } 111 112 // 返回“Vector的实际大小”，即Vector中实际元素个数 113 public synchronized int size() { 114 return elementCount; 115 } 116 117 // 判断Vector是否为空 118 public synchronized boolean isEmpty() { 119 return elementCount == 0; 120 } 121 122 // 返回“Vector中全部元素对应的Enumeration” 123 public Enumeration<E> elements() { 124 // 通过匿名类方式实现Enumeration类 125 return new Enumeration<E>() { 126 int count = 0; 127 128 // 是否存在下一个元素 129 public boolean hasMoreElements() { 130 return count < elementCount; 131 } 132 133 // 获取下一个元素 134 public E nextElement() { 135 synchronized (Vector.this) { 136 if (count < elementCount) { 137 return (E)elementData[count++]; 138 } 139 } 140 throw new NoSuchElementException("Vector Enumeration"); 141 } 142 }; 143 } 144 145 // 返回Vector中是否包含对象(o) 146 public boolean contains(Object o) { 147 return indexOf(o, 0) >= 0; 148 } 149 150 151 // 从index位置开始向后查找元素(o)。 152 // 若找到，则返回元素的索引值；否则，返回-1 153 public synchronized int indexOf(Object o, int index) { 154 if (o == null) { 155 // 若查找元素为null，则正向找出null元素，并返回它对应的序号 156 for (int i = index ; i < elementCount ; i++) 157 if (elementData[i]==null) 158 return i; 159 } else { 160 // 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 161 for (int i = index ; i < elementCount ; i++) 162 if (o.equals(elementData[i])) 163 return i; 164 } 165 return -1; 166 } 167 168 // 查找并返回元素(o)在Vector中的索引值，这里相当于是从第一个位置开始查找，调用的还是indexOf(Object o, int index) 函数 169 public int indexOf(Object o) { 170 return indexOf(o, 0); 171 } 172 173 // 从后向前查找元素(o)。并返回元素的索引 174 public synchronized int lastIndexOf(Object o) { 175 return lastIndexOf(o, elementCount-1); 176 } 177 178 // 从后向前查找元素(o)。开始位置是从前向后的第index个数； 179 // 若找到，则返回元素的“索引值”；否则，返回-1。 180 public synchronized int lastIndexOf(Object o, int index) { 181 //首先判断输入的索引值时候合法 182 if (index >= elementCount) 183 throw new IndexOutOfBoundsException(index + " >= "+ elementCount); 184 //然后分对象是否为空两种情况 185 if (o == null) { 186 // 若查找元素为null，则反向找出null元素，并返回它对应的序号 187 for (int i = index; i >= 0; i--) 188 if (elementData[i]==null) 189 return i; 190 } else { 191 // 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 192 for (int i = index; i >= 0; i--) 193 if (o.equals(elementData[i])) 194 return i; 195 } 196 return -1; 197 } 198 199 // 返回Vector中index位置的元素。 200 // 若index输入非法，则抛出异常 201 public synchronized E elementAt(int index) { 202 if (index >= elementCount) { 203 throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount); 204 } 205 206 return (E)elementData[index]; 207 } 208 209 // 获取Vector中的第一个元素。 210 // 若数组为空，则抛出异常！ 211 public synchronized E firstElement() { 212 if (elementCount == 0) { 213 throw new NoSuchElementException(); 214 } 215 return (E)elementData[0]; 216 } 217 218 // 获取Vector中的最后一个元素。 219 // 若数组为空，则抛出异常！ 220 public synchronized E lastElement() { 221 if (elementCount == 0) { 222 throw new NoSuchElementException(); 223 } 224 return (E)elementData[elementCount - 1]; 225 } 226 227 // 设置index位置的元素值为obj 228 public synchronized void setElementAt(E obj, int index) { 229 if (index >= elementCount) { 230 throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + 231 elementCount); 232 } 233 elementData[index] = obj; 234 } 235 236 // 删除index位置的元素，这个操作比较麻烦一点 237 public synchronized void removeElementAt(int index) { 238 modCount++; 239 if (index >= elementCount) { 240 throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + 241 elementCount); 242 } else if (index < 0) { 243 throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); 244 } 245 246 int j = elementCount - index - 1; 247 if (j > 0) { 248 System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j); 249 } 250 elementCount--; 251 elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */ 252 } 253 254 // 在index位置处插入元素(obj) 255 public synchronized void insertElementAt(E obj, int index) { 256 modCount++; 257 if (index > elementCount) { 258 throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index 259 + " > " + elementCount); 260 } 261 //确保数组长度能够装下这个元素 262 ensureCapacityHelper(elementCount + 1); 263 //调用 System.arraycopy()函数把当前要插入位置空出来，该索引值后边的元素全部向后移动一个位置 264 System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, elementCount - index); 265 elementData[index] = obj; 266 elementCount++; 267 } 268 269 // 将“元素obj”添加到Vector末尾 270 public synchronized void addElement(E obj) { 271 modCount++; 272 ensureCapacityHelper(elementCount + 1); 273 elementData[elementCount++] = obj; 274 } 275 276 // 在Vector中查找并删除元素obj。 277 // 成功的话，返回true；否则，返回false。 278 public synchronized boolean removeElement(Object obj) { 279 modCount++; 280 int i = indexOf(obj); 281 if (i >= 0) { 282 removeElementAt(i); 283 return true; 284 } 285 return false; 286 } 287 288 // 删除Vector中的全部元素 289 public synchronized void removeAllElements() { 290 modCount++; 291 // 将Vector中的全部元素设为null 292 for (int i = 0; i < elementCount; i++) 293 elementData[i] = null; 294 elementCount = 0; 295 } 296 297 // 克隆函数 298 public synchronized Object clone() { 299 try { 300 Vector<E> v = (Vector<E>) super.clone(); 301 // 将当前Vector的全部元素拷贝到v中 302 v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount); 303 v.modCount = 0; 304 return v; 305 } catch (CloneNotSupportedException e) { 306 // this shouldn't happen, since we are Cloneable 307 throw new InternalError(); 308 } 309 } 310 311 // 返回Object数组 312 public synchronized Object[] toArray() { 313 return Arrays.copyOf(elementData, elementCount); 314 } 315 316 // 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 317 public synchronized <T> T[] toArray(T[] a) { 318 // 若数组a的大小 < Vector的元素个数； 319 // 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 320 if (a.length < elementCount) 321 return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, elementCount, a.getClass()); 322 323 // 若数组a的大小 >= Vector的元素个数； 324 // 则将Vector的全部元素都拷贝到数组a中。 325 System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, elementCount); 326 327 if (a.length > elementCount) 328 a[elementCount] = null; 329 330 return a; 331 } 332 333 // 获取index位置的元素 334 public synchronized E get(int index) { 335 if (index >= elementCount) 336 throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); 337 338 return (E)elementData[index]; 339 } 340 341 // 设置index位置的值为element。并返回index位置的原始值 342 public synchronized E set(int index, E element) { 343 if (index >= elementCount) 344 throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); 345 346 Object oldValue = elementData[index]; 347 elementData[index] = element; 348 return (E)oldValue; 349 } 350 351 // 将“元素e”添加到Vector最后。 352 public synchronized boolean add(E e) { 353 modCount++; 354 ensureCapacityHelper(elementCount + 1); 355 elementData[elementCount++] = e; 356 return true; 357 } 358 359 // 删除Vector中的元素o 360 public boolean remove(Object o) { 361 return removeElement(o); 362 } 363 364 // 在index位置添加元素element 365 public void add(int index, E element) { 366 insertElementAt(element, index); 367 } 368 369 // 删除index位置的元素，并返回index位置的原始值 370 public synchronized E remove(int index) { 371 modCount++; 372 if (index >= elementCount) 373 throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); 374 Object oldValue = elementData[index]; 375 376 int numMoved = elementCount - index - 1; 377 if (numMoved > 0) 378 System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, 379 numMoved); 380 elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work 381 382 return (E)oldValue; 383 } 384 385 // 清空Vector 386 public void clear() { 387 removeAllElements(); 388 } 389 390 // 返回Vector是否包含集合c 391 public synchronized boolean containsAll(Collection<?> c) { 392 return super.containsAll(c); 393 } 394 395 // 将集合c添加到Vector中 396 public synchronized boolean addAll(Collection<? extends E> c) { 397 modCount++; 398 Object[] a = c.toArray(); 399 int numNew = a.length; 400 ensureCapacityHelper(elementCount + numNew); 401 // 将集合c的全部元素拷贝到数组elementData中 402 System.arraycopy(a, 0, elementData, elementCount, numNew); 403 elementCount += numNew; 404 return numNew != 0; 405 } 406 407 // 删除集合c的全部元素 408 public synchronized boolean removeAll(Collection<?> c) { 409 return super.removeAll(c); 410 } 411 412 // 删除“非集合c中的元素” 413 public synchronized boolean retainAll(Collection<?> c) { 414 return super.retainAll(c); 415 } 416 417 // 从index位置开始，将集合c添加到Vector中 418 public synchronized boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) { 419 modCount++; 420 if (index < 0 || index > elementCount) 421 throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); 422 423 Object[] a = c.toArray(); 424 int numNew = a.length; 425 ensureCapacityHelper(elementCount + numNew); 426 427 int numMoved = elementCount - index; 428 if (numMoved > 0) 429 //先把带插入位置腾出来 430 System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew, numMoved); 431 //再把带插入元素插入到指定的位置区间 432 System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew); 433 elementCount += numNew; 434 return numNew != 0; 435 } 436 437 // 返回两个对象是否相等 438 public synchronized boolean equals(Object o) { 439 return super.equals(o); 440 } 441 442 // 计算哈希值 443 public synchronized int hashCode() { 444 return super.hashCode(); 445 } 446 447 // 调用父类的toString() 448 public synchronized String toString() { 449 return super.toString(); 450 } 451 452 // 获取Vector中fromIndex(包括)到toIndex(不包括)的子集 453 public synchronized List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) { 454 return Collections.synchronizedList(super.subList(fromIndex, toIndex), this); 455 } 456 457 // 删除Vector中fromIndex到toIndex的元素 458 protected synchronized void removeRange(int fromIndex, int toIndex) { 459 modCount++; 460 int numMoved = elementCount - toIndex; 461 System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex, 462 numMoved); 463 464 // 接下来把带删除元素全部赋值为空，以便于虚拟机进行垃圾回收 465 int newElementCount = elementCount - (toIndex-fromIndex); 466 while (elementCount != newElementCount) 467 elementData[--elementCount] = null; 468 } 469 470 // java.io.Serializable的写入函数 471 private synchronized void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) 472 throws java.io.IOException { 473 s.defaultWriteObject(); 474 } 475 }
总结：
- Vector实际上是通过一个动态数组去保存数据的。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。
- 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 >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。
- Vector的克隆函数，即是将全部元素克隆到一个数组中。
- Vector在源代码中的一个匿名内部类来实现
1 // 返回“Vector中全部元素对应的Enumeration” 2 public Enumeration<E> elements() { 3 // 通过匿名类方式实现Enumeration类 4 return new Enumeration<E>() { 5 int count = 0; 6 7 // 是否存在下一个元素 8 public boolean hasMoreElements() { 9 return count < elementCount; 10 } 11 12 // 获取下一个元素 13 public E nextElement() { 14 synchronized (Vector.this) { 15 if (count < elementCount) { 16 return (E)elementData[count++]; 17 } 18 } 19 throw new NoSuchElementException("Vector Enumeration"); 20 } 21 }; 22 }
4、Vector遍历方法
Vector支持4种遍历方式。建议使用下面的第二种去遍历Vector，因为效率问题。遍历Vector，使用索引的随机访问方式最快，使用迭代器最慢。
- 通过迭代器遍历。即通过Iterator去遍历。
- 随机访问，通过索引值去遍历。
- 另一种for循环
- Enumeration遍历。
5、Vector常用API的测试实例
1 import java.util.Vector; 2 import java.util.List; 3 import java.util.Iterator; 4 import java.util.Enumeration; 5 6 /** 7 * @desc Vector测试函数：遍历Vector和常用API 8 * 9 * @author skywang 10 */ 11 public class VectorTest { 12 public static void main(String[] args) { 13 // 新建Vector 14 Vector vec = new Vector(); 15 16 // 添加元素 17 vec.add("1"); 18 vec.add("2"); 19 vec.add("3"); 20 vec.add("4"); 21 vec.add("5"); 22 23 // 设置第一个元素为100 24 vec.set(0, "100"); 25 // 将“500”插入到第3个位置 26 vec.add(2, "300"); 27 System.out.println("vec:"+vec); 28 29 // (顺序查找)获取100的索引 30 System.out.println("vec.indexOf(100):"+vec.indexOf("100")); 31 // (倒序查找)获取100的索引 32 System.out.println("vec.lastIndexOf(100):"+vec.lastIndexOf("100")); 33 // 获取第一个元素 34 System.out.println("vec.firstElement():"+vec.firstElement()); 35 // 获取第3个元素 36 System.out.println("vec.elementAt(2):"+vec.elementAt(2)); 37 // 获取最后一个元素 38 System.out.println("vec.lastElement():"+vec.lastElement()); 39 40 // 获取Vector的大小 41 System.out.println("size:"+vec.size()); 42 // 获取Vector的总的容量 43 System.out.println("capacity:"+vec.capacity()); 44 45 // 获取vector的“第2”到“第4”个元素 46 System.out.println("vec 2 to 4:"+vec.subList(1, 4)); 47 48 // 通过Enumeration遍历Vector 49 Enumeration enu = vec.elements(); 50 while(enu.hasMoreElements()) 51 System.out.println("nextElement():"+enu.nextElement()); 52 53 Vector retainVec = new Vector(); 54 retainVec.add("100"); 55 retainVec.add("300"); 56 // 获取“vec”中包含在“retainVec中的元素”的集合 57 System.out.println("vec.retain():"+vec.retainAll(retainVec)); 58 System.out.println("vec:"+vec); 59 60 // 获取vec对应的String数组 61 String[] arr = (String[]) vec.toArray(new String[0]); 62 for (String str:arr) 63 System.out.println("str:"+str); 64 65 // 清空Vector。clear()和removeAllElements()一样！ 66 vec.clear(); 67 // vec.removeAllElements(); 68 69 // 判断Vector是否为空 70 System.out.println("vec.isEmpty():"+vec.isEmpty()); 71 } 72 }
1 vec:[100, 2, 300, 3, 4, 5] 2 vec.indexOf(100):0 3 vec.lastIndexOf(100):0 4 vec.firstElement():100 5 vec.elementAt(2):300 6 vec.lastElement():5 7 size:6 8 capacity:10 9 vec 2 to 4:[2, 300, 3] 10 nextElement():100 11 nextElement():2 12 nextElement():300 13 nextElement():3 14 nextElement():4 15 nextElement():5 16 vec.retain():true 17 vec:[100, 300] 18 str:100 19 str:300 20 vec.isEmpty():true
