java之vector详细介绍
1 vector介绍
Vector简介
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。
和ArrayList不同，Vector中的操作是线程安全的。
Vector的构造函数
Vector共有4个构造函数 // 默认构造函数 Vector() // capacity是Vector的默认容量大小。当由于增加数据导致容量增加时，每次容量会增加一倍。 Vector(int capacity) // capacity是Vector的默认容量大小，capacityIncrement是每次Vector容量增加时的增量值。 Vector(int capacity, int capacityIncrement) // 创建一个包含collection的Vector Vector(Collection<? extends E> collection)
vector的API
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()
2 vector数据结构
vector的继承关系
java.lang.Object ↳ java.util.AbstractCollection<E> ↳ java.util.AbstractList<E> ↳ java.util.Vector<E> public class Vector<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {}
Vector与Collection关系如下图：
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源码解析
package java.util; 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; // Vector构造函数。默认容量是10。 public Vector() { this(10); } // 指定Vector容量大小的构造函数 public Vector(int initialCapacity) { this(initialCapacity, 0); } // 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); // 新建一个数组，数组容量是initialCapacity this.elementData = new Object[initialCapacity]; // 设置容量增长系数 this.capacityIncrement = capacityIncrement; } // 指定集合的Vector构造函数。 public Vector(Collection<? extends E> c) { // 获取“集合(c)”的数组，并将其赋值给elementData elementData = c.toArray(); // 设置数组长度 elementCount = elementData.length; // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount, Object[].class); } // 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) { int oldCapacity = elementData.length; // 当Vector的容量不足以容纳当前的全部元素，增加容量大小。 // 若 容量增量系数>0(即capacityIncrement>0)，则将容量增大当capacityIncrement // 否则，将容量增大一倍。 if (minCapacity > oldCapacity) { Object[] oldData = elementData; int newCapacity = (capacityIncrement > 0) ? (oldCapacity + capacityIncrement) : (oldCapacity * 2); if (newCapacity < minCapacity) { newCapacity = minCapacity; } elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); } } // 确定Vector的容量。 public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) { // 将Vector的改变统计数+1 modCount++; ensureCapacityHelper(minCapacity); } // 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(); } }
总结：
(01) 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。
(02) 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。
(03) Vector的克隆函数，即是将全部元素克隆到一个数组中。
4 vector遍历方式
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。
(01) 第一种，通过迭代器遍历。即通过Iterator去遍历。
Integer value = null; Iterator<int> size = vec.iterator(); while(size.hasNext()){ value = size.next(); }
(02) 第二种，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。
Integer value = null; int size = vec.size(); for (int i=0; i<size; i++) { value = (Integer)vec.get(i); }
(03) 第三种，另一种for循环。如下：
Integer value = null; for (Integer integ:vec) { value = integ; }
(04) 第四种，Enumeration遍历。如下：
Integer value = null; Enumeration enu = vec.elements(); while (enu.hasMoreElements()) { value = (Integer)enu.nextElement(); }
测试这些遍历方式效率的代码如下：
import java.util.*; /* * @desc Vector遍历方式和效率的测试程序。 * * @author skywang */ public class VectorRandomAccessTest { public static void main(String[] args) { Vector vec= new Vector(); for (int i=0; i<100000; i++) vec.add(i); iteratorThroughRandomAccess(vec) ; iteratorThroughIterator(vec) ; iteratorThroughFor2(vec) ; iteratorThroughEnumeration(vec) ; } private static void isRandomAccessSupported(List list) { if (list instanceof RandomAccess) { System.out.println("RandomAccess implemented!"); } else { System.out.println("RandomAccess not implemented!"); } } public static void iteratorThroughRandomAccess(List list) { long startTime; long endTime; startTime = System.currentTimeMillis(); for (int i=0; i<list.size(); i++) { list.get(i); } endTime = System.currentTimeMillis(); long interval = endTime - startTime; System.out.println("iteratorThroughRandomAccess：" + interval+" ms"); } public static void iteratorThroughIterator(List list) { long startTime; long endTime; startTime = System.currentTimeMillis(); for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext(); ) { iter.next(); } endTime = System.currentTimeMillis(); long interval = endTime - startTime; System.out.println("iteratorThroughIterator：" + interval+" ms"); } public static void iteratorThroughFor2(List list) { long startTime; long endTime; startTime = System.currentTimeMillis(); for(Object obj:list) ; endTime = System.currentTimeMillis(); long interval = endTime - startTime; System.out.println("iteratorThroughFor2：" + interval+" ms"); } public static void iteratorThroughEnumeration(Vector vec) { long startTime; long endTime; startTime = System.currentTimeMillis(); for(Enumeration enu = vec.elements(); enu.hasMoreElements(); ) { enu.nextElement(); } endTime = System.currentTimeMillis(); long interval = endTime - startTime; System.out.println("iteratorThroughEnumeration：" + interval+" ms"); } }
总结：遍历Vector，使用索引的随机访问方式最快，使用迭代器最慢。
5 vector实例
import java.util.Vector; import java.util.List; import java.util.Iterator; import java.util.Enumeration; /** * @desc Vector测试函数：遍历Vector和常用API * * @author skywang */ public class VectorTest { public static void main(String[] args) { // 新建Vector Vector vec = new Vector(); // 添加元素 vec.add("1"); vec.add("2"); vec.add("3"); vec.add("4"); vec.add("5"); // 设置第一个元素为100 vec.set(0, "100"); // 将“500”插入到第3个位置 vec.add(2, "300"); System.out.println("vec:"+vec); // (顺序查找)获取100的索引 System.out.println("vec.indexOf(100):"+vec.indexOf("100")); // (倒序查找)获取100的索引 System.out.println("vec.lastIndexOf(100):"+vec.lastIndexOf("100")); // 获取第一个元素 System.out.println("vec.firstElement():"+vec.firstElement()); // 获取第3个元素 System.out.println("vec.elementAt(2):"+vec.elementAt(2)); // 获取最后一个元素 System.out.println("vec.lastElement():"+vec.lastElement()); // 获取Vector的大小 System.out.println("size:"+vec.size()); // 获取Vector的总的容量 System.out.println("capacity:"+vec.capacity()); // 获取vector的“第2”到“第4”个元素 System.out.println("vec 2 to 4:"+vec.subList(1, 4)); // 通过Enumeration遍历Vector Enumeration enu = vec.elements(); while(enu.hasMoreElements()) System.out.println("nextElement():"+enu.nextElement()); Vector retainVec = new Vector(); retainVec.add("100"); retainVec.add("300"); // 获取“vec”中包含在“retainVec中的元素”的集合 System.out.println("vec.retain():"+vec.retainAll(retainVec)); System.out.println("vec:"+vec); // 获取vec对应的String数组 String[] arr = (String[]) vec.toArray(new String[0]); for (String str:arr) System.out.println("str:"+str); // 清空Vector。clear()和removeAllElements()一样！ vec.clear(); // vec.removeAllElements(); // 判断Vector是否为空 System.out.println("vec.isEmpty():"+vec.isEmpty()); } }
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