Java集合【9】-- Vector源码解析
1.Vector介绍
Vector
和前面说的ArrayList
很是类似,这里说的也是1.8版本,它是一个队列,但是本质上底层也是数组实现的。同样继承AbstractList
,实现了List
,RandomAcess
,Cloneable
, java.io.Serializable
接口。具有以下特点:
- 提供随机访问的功能:实现
RandomAcess
接口,这个接口主要是为List
提供快速访问的功能,也就是通过元素的索引,可以快速访问到。 - 可克隆:实现了
Cloneable
接口 - 是一个支持新增,删除,修改,查询,遍历等功能。
- 可序列化和反序列化
- 容量不够,可以触发自动扩容
- **最大的特点是:线程安全的*,相当于线程安全的
ArrayList
。
定义源码如下:
2. 成员变量
底层是数组,增加元素,数组空间不够的时候,需要扩容。
- elementData:真正保存数据的数组
- elementCount:实际元素个数
- capacityIncrement:容量增加系数,就是扩容的时候增加的容量
- serialVersionUID:序列化id
3. 构造函数
Vector
一共有四个构造函数:
- 指定容量和增长系数
- 指定容量
- 不指定,使用默认容量值10
- 指定集合初始化
1.指定容量和增长系数构造函数
2.指定初始化容量,增长系数默认为0
3.什么都不指定,默认给的容量是10:
4.指定集合初始化:
4. 常用方法
4.1 增加
增加元素,默认是在最后添加,如果容量不够的时候会触发扩容机制。
那么它是如何确保容量的呢?
可以看到ensureCapacityHelper()
里面判断增加后的元素个数是否大于现在数组的长度,如果不满足,就需要扩容。调用grow()
函数扩容。
在指定的索引index,插入数据,实际上调用的是insertElementAt(element, index)
.
将一个集合所有元素添加进去:
指定index,插入一个集合,和前面不一样的地方在于复制之前,需要计算往后面移动多少位,不是用for循环去插入,而是一次性移动和写入。
4.2 删除
删除指定元素
按照索引删除元素:
4.3 修改
下面两个set函数都是,修改索引为index的元素,区别就是一个会返回旧的元素,一个不会返回旧的元素。
4.4 查询
获取第一个元素:
获取最后一个元素:
4.5 其他常用函数
将元素拷贝进数组中:
手动缩容,其实就是将里面的数组复制到一个更小的数组,更新数组引用即可。
保证容量的函数,其实相当于手动扩容,参数是所需要的最小的容量,里面调用的ensureCapacityHelper()
在上面add()
函数解析的时候已经说过了,不再解析。
手动将元素个数设置为newSize,分为两种情况,一种是新的size比现在的size还要大,就是想到那个于指定容量扩容。另外一种是相当于缩容,但是这个缩容比较特殊,总的容量实际上没有变化,只是将里面多余的元素置为null。
获取容量:
获取里面真实的元素个数:
容器是不是为空:
返回枚举类型的元素迭代器,这是一个有意思的方法,相当于用枚举包装了当前的元素,Enumeration
是一个接口,这个接口有两个方法,一个是hasMoreElements()
,表示是否有下一个元素。一个是nextElement()
,获取下一个元素。
是否包含某一个元素,其实里面是获取对象的索引,如果索引大于等于0,证明元素在里面,否则元素不在里面。
返回元素的索引,分为两种情况,一种是元素是null的情况,不能使用equals()
方法,另一种是非null,可以直接使用equals()
方法。
获取元素最后出现的索引位置,和前面一个不一样的是,这个需要从最后一个元素往前面查找
拷贝元素,数组里面的元素其实拷贝的只是引用,如果修改新的Vector
里面的对象的属性,旧的也会被修改。
比如:
输出结果如下,可以看出其实两个集合里面的Student还是同一个对象。
将元素转换成为数组,原理也是一样,都是浅拷贝,拷贝的都是元素对象的引用。
指定数组类型的拷贝:
截取出某一段的元素集合,调用的是父类的方法
移除某一段索引的元素,我们可以看到首先是将后面的元素往前面移动,覆盖掉前面的元素,然后将后面的元素坑位赋值为null。
获取指定位置的迭代器:
Vector
和ArrayList
基本差不多,都是定义了三个迭代器:
Itr
:实现接口Iterator
,有简单的功能:判断是否有下一个元素,获取下一个元素,删除,遍历剩下的元素ListItr
:继承Itr
,实现ListIterator
,在Itr
的基础上有了更加丰富的功能。VectorSpliterator
:可以分割的迭代器,主要是为了分割以适应并行处理。和ArrayList
里面的ArrayListSpliterator
类似。
4.6 Lambda表达式相关的方法
- forEach:遍历处理
- removeIf:按照条件移除元素
- replaceAll:移除元素
- sort:排序
基本都是将行为当成参数传递到函数中进行处理,里面值得一提的是removeIf()
,里面是将过滤器传递进去,在里面我们可以看到使用了BitSet
,这个东西来保存了需要移除的元素的下标,统计完成之后,后面再取出来进行移除操作。那么这个BitSet
是什么呢???🤔🤔🤔🤔
一个Bitset类创建一种特殊类型的数组来保存位值。BitSet中数组大小会随需要增加。这和位向量(vector of bits)比较类似。
这是一个传统的类,但它在Java 2中被完全重新设计。
这样一看其实就是一个保存位值的类,可以设置为true,也可以取出来,这样就比较符合现在的场景,先遍历一次,把需要移除的元素用BitSet
标记一下,然后再次遍历的时候,就复制元素,将这些坑位覆盖掉,就可以了。
4.7 如何遍历元素
遍历方法有一下几种:值得一说的是使用迭代器和使用枚举迭代器进行遍历。
5.序列化和反序列化
其实我们可以看到它的元素集合没有用transient
来修饰,和ArrayList
有所不同。
但是它也重写了序列化的readObject()
和writeObject()
两个方法。和ArrayList
不同的是,序列化的时候将所有的数组里面的元素都序列化了,更加占用空间。
序列化的时候会序列化三个东西:
- capacityIncrement:扩容增长系数
- elementCount:元素个数
- elementData: 数组元素
6.迭代器
Vector
和ArrayList
基本差不多,都是定义了三个迭代器:
Itr
:实现接口Iterator
,有简单的功能:判断是否有下一个元素,获取下一个元素,删除,遍历剩下的元素ListItr
:继承Itr
,实现ListIterator
,在Itr
的基础上有了更加丰富的功能。VectorSpliterator
:可以分割的迭代器,主要是为了分割以适应并行处理。和ArrayList
里面的ArrayListSpliterator
类似。
6.1 Itr
Itr
这是一个比较初级的迭代器,实现了Iterator
接口,有判断是否有下一个元素,访问下一个元素,删除元素的方法以及遍历对每一个元素处理的方法。
里面有两个比较重要的属性:
- cursor:下一个即将访问的元素下标
- lastRet:上一个返回的元素下标,初始化为-1
两个重要的方法:
- next():获取下一个元素
- remove():移除当前元素,需要在next()方法调用之后,才能调用,要不会报错。
和ArrayList
里面定义的基本差不多,除了这里面其实加上同步,因为要做到线程安全。
6.2 ListItr
拓展了Itr
的功能,多了几个方法。
主要增加的功能有:
- 根据index获取该位置的迭代器
- 判断是否有前面的元素
- 获取下一个返回元素的下标
- 获取上一个返回元素的下面
- 获取上一个元素
- 更新元素
- 增加元素
基本和ArrayList
的也一样,也就修改的方法上加上了synchronized
关键字进行同步。
6.3 VectorSpliterator
直接看源码,这是一个用来适应多线程并行迭代的迭代器,可以将集合分成多端,进行处理,每一个线程执行一段,那么就不会相互干扰,它可以做到线程安全。
对标ArrayListSpliterator
,里面的实现基本一样。
几个迭代器,各有各自的功能,我们按需使用即可🌝🌝🌝
7. 小结一下
Vector
的思路和ArrayList
基本是相同的,底层是数组保存元素,Vector
默认的容量是10,有一个增量系数,如果指定,那么每次都会增加一个系数的大小,否则就扩大一倍。
扩容的时候,其实就是数组的复制,其实还是比较耗时间的,所以,我们使用的时候应该尽量避免比较消耗时间的扩容操作。
和ArrayList最大的不同,是它是线程安全的,几乎每一个方法都加上了Synchronize
关键字,所以它的效率相对也比较低一点。
ArrayList如果需要线程安全,可以使用List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));
这个方法。
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