探索Vector的底层实现
背景
上周发布了探索ArrayList的底层实现，趁热打铁！实际上ArrayList与Vector的实现上非常相似，代码基本上都是一样的，还是老样子，先看注释，我能说注释都差不多一样吗。探索Vector源代码是基于JDK1.8的。
阅读注释
Vector内部是通过动态数组实现的。
Vector可自定义扩容的大小，若没有指定则默认翻倍，即2倍关系（100%），ArrayList默认是1.5倍关系（50%）
截图中应该讲的挺明白了！
又是快速失败！
需要线程安全的情况下使用Vector，不需要则推荐使用ArrayList。
数据结构
//支持序列化、可克隆、随机访问
public class Vector<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
//存储元素的数组缓冲区
//Vector的容量大小就是数组缓冲区的长度大小
//Vector中排在最后一个元素后面的元素内容都是null，实际上指的是数组长度过大，未存满内容
protected Object[] elementData;
//数组中实际元素的个数，指的是包含多少元素，称作有效元素
protected int elementCount;
//当容量不足时，指定容量需要扩充的大小
//若该值小于或等于0，则当容量不足时采用翻倍的方式扩充大小
protected int capacityIncrement;
//我们都知道定义一个数组的大小是 int 类型，那么也就意味着最大的数组大小应该是Integer.MAX_VALUE，但是这里为啥要减去8呢？
//查阅资源发现大部分的人都在说8个字节是用来存储数组的大小，半信半疑
//分配最大数组，某些VM会在数组中存储header word，按照上面的说法指的应该是数组的大小
//若尝试去分配更大的数组可能会造成 OutOfMemoryError: 定义的数组大小超过VM上限
//不同的操作系统对于不同的JDK可能分配的内存会有所差异，所以8这个数字可能是为了保险起见
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
//Vector结构被修改的次数
//该字段主要针对迭代器与子集使用，若该属性被出乎意料的改变了，调用迭代器的相关方法，如 next、 remove、previous、set、add
//则会抛出 ConcurrentModificationException常，该情况其实就是上面提到的fail-fast
//严格上来说，该字段并不算是结构被修改的次数，在判断是否需要扩容时，它是首先进行增加在判断，不过这不影响，该字段仅用来判断是否与其他字段相等
protected transient int modCount = 0;
}
构造函数
/**
* 构造一个指定初始容量大小与指定容量增长速率的空数组
* 若initialCapacity小于0，则抛出参数异常
* @param initialCapacity 初始容量大小
* @param capacityIncrement 当容量不足时，容量扩充的大小
*/
public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
this.capacityIncrement = capacityIncrement;
}
/**
* 构造一个指定初始容量大小的空数组
* 由于未指定容量增长速率，故而采用翻倍的机制
* @param initialCapacity 初始容量大小
*/
public Vector(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, 0);
}
/**
* 构造一个初始容量为10的空数组
*/
public Vector() {
this(10);
}
/**
* 构建一个包含指定collection集合的数组，这些元素按照迭代器的顺序排列
* collection集合类型有Map、set、List等子类，所以入参可以是多种类型
* collection集合转换成数组，elementData指向该数组，elementCount成员属性被赋值为collection集合长度
* 判断数组类型是否是Ojbect[],若不是则创建一个新的数组，并拷贝elementData数组中的内容
* @param c 指定集合
*/
public Vector(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
elementCount = elementData.length;
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount, Object[].class);
}
-
若已经提前知道数组容量，则建议使用new Vector(initialCapacity)
-
若不知道数组容量的话，那就没办法了
-
Vector(Collection c)一般是在包含关系的情况下使用
方法说明
接下来按照类的声明顺序介绍方法，有必要的情况下结合例子进行说明。
简单方法
/**
* 拷贝数组中的有效元素到指定数组中
* 指定数组不能为null
* 指定数组的容量大小不能小于Vector中数组的容量大小
* 指定数组的类型必须能够存储Vector中数组的元素类型
* @param anArray 指定数组
*/
public synchronized void copyInto(Object[] anArray) {
System.arraycopy(elementData, 0, anArray, 0, elementCount);
}
/**
* 缩小Vector的容量到当前数组的大小，应用可以调用该方法来最小化Vector的存储空间，简单来说就是节约空间，去掉没有用到的剩余数组空间
* elementCount 是指数组的有效元素，实实在在的大小，而 elementData.length 是数组的总容量大小，也就是说只有当填充/删除元素时elementCount的大小才会变化
* 而当进行扩容时 elementData.length 才会变化，毕竟数组的长度变大了
*/
public synchronized void trimToSize() {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (elementCount < oldCapacity) {
elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
}
}
/**
* 根据指定的容量增大或缩小Vector的容量大小
* 若newSize大于有效元素个数，增大的容量会使用null填充
* 若newSize小于有效元素个数，以newSize为起始索引到结尾的元素都被置为null导致元素丢失，容量保持不变
* 最后将 elementCount = newSize，导致在增大容量的情况下会出现null
*
* 若 elementData.length > newSize > elementCount，
* 若 newSize > elementData.length，Vector容量扩大，多余空间置null
* 若 elementData.length > elementCount > newSize，则缩小Vector容量，导致元素丢失，容量保持不变
* 不管大小如何，Vector的有效元素个数都变成 newSize，可能出现null
* @param newSize 指定容量大小
*/
public synchronized void setSize(int newSize) {
modCount++;
if (newSize > elementCount) {
ensureCapacityHelper(newSize);
} else {
for (int i = newSize ; i < elementCount ; i++) {
elementData[i] = null;
}
}
elementCount = newSize;
}
/**
* 获取数组的容量大小
* @return 容量大小
*/
public synchronized int capacity() {
return elementData.length;
}
/**
* 获取数组的有效元素个数
* @return 数组有效元素个数
*/
public synchronized int size() {
return elementCount;
}
/**
* 判断数组是否为空
* @return 数组是否为空
*/
public synchronized boolean isEmpty() {
return elementCount == 0;
}
/**
* 判断数组是否包含指定元素
* @return 是否包含指定元素
*/
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o, 0) >= 0;
}
/**
* 采用正向遍历的方式，获取与指定元素相等的元素的索引
* 若存在多个元素，取第一次与指定元素相等的元素的索引
* 若返回-1则说明不存在指定元素
* @param o 指定元素
* @return 与指定元素的索引
*/
public int indexOf(Object o) {
return indexOf(o, 0);
}
/**
* 采用正向遍历的方式，根据指定起始索引开始，获取与指定元素相等的元素的索引
* 若存在多个元素，取第一次与指定元素相等的元素的索引
* 若不存在则返回-1
* @param o 指定元素
* @param index 指定起始索引
* @return 与指定元素相等的元素的索引
*/
public synchronized int indexOf(Object o, int index) {
if (o == null) {
for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
/**
* 采用反向遍历的方式，获取与指定元素相等的元素的索引
* 若存在多个元素，取第一次与指定元素相等的元素的索引
* 若不存在则返回-1
* @param o 指定元素
* @return 与指定元素相等的元素的索引
*/
public synchronized int lastIndexOf(Object o) {
return lastIndexOf(o, elementCount-1);
}
/**
* 采用反向遍历的方式，根据指定起始索引开始，获取与指定元素相等的元素的索引
* 若存在多个元素，取第一次与指定元素相等的元素的索引
* 若不存在则返回-1
* @param o 指定元素
* @param index 指定起始索引
* @return 与指定元素相等的元素的索引
*/
public synchronized int lastIndexOf(Object o, int index) {
if (index >= elementCount)
throw new IndexOutOfBoundsException(index + " >= "+ elementCount);
if (o == null) {
for (int i = index; i >= 0; i--)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = index; i >= 0; i--)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
/**
* 调用该clone之前，该类要实现Cloneable，不然会抛出异常
* 数组默认已经实现了Cloneable接口，直接调用方法即可，而且直接返回对应的类型，不需要向下转型，同时包含数组元素
* 浅拷贝与深拷贝，举个例子吧
* 比如A类中包含基本类型与B类，当调用A类clone方法后，两个A对象肯定是不一致，不然就不叫做拷贝了，不过这不是关键
* 若A1对象中的B对象与A2对象中的B对象指向同一个对象，则认为它是浅拷贝，认为B没有被拷贝新的一份
* 若两者指向不相等的话，则认为深拷贝，认为B重新拷贝了一份，不过这通常需要我们自定义代码，就像下面的方法一样
*/
public synchronized Object clone() {
try {
Vector<E> v = (Vector<E>) super.clone();
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(e);
}
}
/**
* 返回一个包含所有列表元素的有序（按照添加顺序）数组
* 此方法是创建一个新数组，方便使用者能够随便操作新数组
* @return 新数组
*/
public synchronized Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
}
/**
* 将列表的所有元素放入到指定数组中并返回
*
* 注意：T类型要么是数组中数据的相同类型，要么是数组中数据的父类型，运用多态性质
* 若传入的新数组容量 < 列表容量，则取它的类类型来创建一个包含列表元素的新数组，并返回
* 若传入的新数组容量 > 列表容量，则将列表中的元素按照顺序拷贝到新数组中，同时将新数组中索引为size的值设置成null
*
* 一开始我也好奇为啥要在索引为size上设置个null呢？
* 看了注释加上自我的理解，若传入的新数组是个空数组的话，那么除了拷贝列表元素后剩余的所有空间的值都为null，此时在给索引为size的值设置成null似乎没有多大
* 意思；另外一种情况是若传入的新数组不是个空数组，那这个设置就有意义了，传入的新数组的某些元素会被列表元素覆盖，同时有个null，剩下的才是自己本身的数据，呈现这样子一种效果
*
* List<Integer> list = new ArrayList<>();
* list.add(11);
*
* Integer[] str = new Integer[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
* Integer[] s1 = list.toArray(str);
*
* for (Integer s : s1) {
* System.out.println(s + ",");
* }
*
* 输出结果：11,null,3,4,5,6,7,8,9,10,
* 那么设置这个null的意义就在于能够确定列表中元素个数（长度），目前我只有想到这一种情况下有用！
*
* @param a 指定数组
* @return 填充完列表元素的指定数组
*/
public synchronized <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < elementCount)
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, elementCount, a.getClass());
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, elementCount);
if (a.length > elementCount)
a[elementCount] = null;
return a;
}
/**
* 获取数组中指定索引中的元素
* @param index 指定索引
* @return 指定索引的元素
*/
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
/**
* 清空元素
*/
public void clear() {
removeAllElements();
}
/**
* 判断数组中是否包含指定集合中的所有元素
* 但凡集合中有一个元素不存在数组中则返回false
* @param c 指定集合
* @return 数组中是否包含指定集合中的所有元素
*/
public synchronized boolean containsAll(Collection<?> c) {
return super.containsAll(c);
}
/**
* 集合与数组取交集
* 最终数组中只包含与集合共有的元素，相当于在修改数组
* @param c 指定集合
* @return 数组元素是否被修改成功
*/
public synchronized boolean retainAll(Collection<?> c) {
return super.retainAll(c);
}
/**
* 先判断当前对象与指定对象是否指向同一个对象，就是在判断地址
* 紧接着判断指定对象属于List的子类
* 紧接着获取两个对象的迭代器
* 若两个迭代器的元素个数不相等，则返回false
* 若两个迭代器的元素个数相等，则将两个迭代器的元素进行对应的比较，但凡出现对应的元素不相等则返回false
* @param o 指定对象
* @return 当前对象与指定对象是否相等
*/
public boolean equals(Object o) {
if (o == this)
return true;
if (!(o instanceof List))
return false;
ListIterator<E> e1 = listIterator();
ListIterator<?> e2 = ((List<?>) o).listIterator();
while (e1.hasNext() && e2.hasNext()) {
E o1 = e1.next();
Object o2 = e2.next();
if (!(o1==null ? o2==null : o1.equals(o2)))
return false;
}
return !(e1.hasNext() || e2.hasNext());
}
/**
* 获取哈希值
* @return 哈希值
*/
public synchronized int hashCode() {
return super.hashCode();
}
/**
* 获取数组元素的字符串
* @return 数组元素的字符串
*/
public synchronized String toString() {
return super.toString();
}
/**
* 获取指定起始索引到指定结束索引之间的元素，简称获取指定子集
* 指定区间中的元素包括起始索引，不包括结束索引
* 若起始索引与结束索引相等，则返回空元素
* 对子集的操作，即调用set、add、remove等方法将会影响到整个数组
* 但在先获取子集后，又对整个数组的结构进行修改，这时在遍历子集则会导致报错，而对于整体的非结构性修改则不会报错，不过依然会影响到子集
* 所以在获取子集后最好不要修改数组的结构
*
* 所有跟子集有关的方法和说明，可以参考ArrayList，基本上相似，除了在方法上加上Synchronized(this)
* @param fromIndex 起始索引
* @param toIndex 结束索引
* @return 指定区间中的所有元素，称为子集
*/
public synchronized List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
return Collections.synchronizedList(super.subList(fromIndex, toIndex), this);
}
/**
* 遍历数组，并对数组中的元素进行指定处理
* 在遍历过程中不允许修改结构，否则会抛出错误
* @param action 函数式接口，对数组中的元素指定处理
*/
public synchronized void forEach(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
final int expectedModCount = modCount;
@SuppressWarnings("unchecked")
final E[] elementData = (E[]) this.elementData;
final int elementCount = this.elementCount;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < elementCount; i++) {
action.accept(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* 根据指定条件移除元素
* 笔者对BitSet也是第一次接触，针对本文章它显的不是很重要，故而大概了解了一下
*
* 该方法中将满足条件的元素索引存放到BitSet中，同时记录移除元素的个数removeCount
* 紧接着BitSet调用 nextClearBit方法，该方法根据指定的索引获取没有在BitSet中存放的下一个索引，直接上个例子吧
* BitSet removeSet = new BitSet();
* removeSet.set(1)
* removeSet.set(2)
* System.out.println(removeSet.nextClearBit(1)) --> 3
*
* 一开始已经在BitSet中存放了要移除的元素的索引，当调用nextClearBit方法循环遍历获取到的索引就是要保留的元素的索引
* 故而直接获取元素的值将其存放到数组中，最后的数组是按照保留元素的顺序进行存放的
*
* 函数式接口中不能调用修改结构的方法
* @param filter 使用指定条件来过滤元素
* @return 是否移除成功
*/
public synchronized boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
Objects.requireNonNull(filter);
int removeCount = 0;
final int size = elementCount;
final BitSet removeSet = new BitSet(size);
final int expectedModCount = modCount;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
@SuppressWarnings("unchecked")
final E element = (E) elementData[i];
if (filter.test(element)) {
removeSet.set(i);
removeCount++;
}
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
final boolean anyToRemove = removeCount > 0;
if (anyToRemove) {
final int newSize = size - removeCount;
for (int i=0, j=0; (i < size) && (j < newSize); i++, j++) {
i = removeSet.nextClearBit(i);
elementData[j] = elementData[i];
}
for (int k=newSize; k < size; k++) {
elementData[k] = null; // Let gc do its work
}
elementCount = newSize;
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
return anyToRemove;
}
/**
* 根据指定规则替换所有旧元素
* operator.apply方法：旧元素作为入参传入，根据规则返回新元素，然后进行替换
* operator.apply方法中不能调用修改结构的方法
* @param operator 指定规则，函数式接口
*/
public synchronized void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
Objects.requireNonNull(operator);
final int expectedModCount = modCount;
final int size = elementCount;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
elementData[i] = operator.apply((E) elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
/**
* 根据指定规则对数组中的元素进行排序
* 若没有指定规则则使用默认的升序进行排序
* 指定规则后会调用自定义比较器中的compare方法进行比较排序
* @param c 自定义比较器，覆写compare方法
*/
public synchronized void sort(Comparator<? super E> c) {
final int expectedModCount = modCount;
Arrays.sort((E[]) elementData, 0, elementCount, c);
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
/**
* 获取分割迭代器
* 由于该方法涉及到另外一个接口，会另外新起一篇文章来讲解该内容，这里就不做阐述
* 附上文章地址：http://zlia.tech/2019/08/28/explain-arraylist-spliterator-sourcecode
* @return
*/
public Spliterator<E> spliterator() {
return new VectorSpliterator<>(this, null, 0, -1, 0);
}
自定义容量 + 扩容机制
/**
* 增加Vector的容量大小，在必要情况下，入参minCapacity至少要确保能容纳元素的数量
* 若当前Vector的容量小于minCapacity，会通过替换内部数组来增加容量大小，换句话就是创建更大长度的数组，然后将elementData指向它
* 若capacityIncrement大于0，则新数组的长度大小等于旧数组长度大小 + capacityIncrement
* 若capacityIncrement小于或等于0，则新新数组的长度大小等于旧数组长度大小 * 2，也就是翻倍
* 但若新数组的长度大小仍然小于minCapacity，则最终的数组大小会是minCapacity
*
* 综上所述:
* 扩容时，先计算自动扩充的容量大小
* 若capacityIncrement大于0，则自动扩容的容量大小是 旧数组长度 + capacityIncrement
* 若capacityIncrement小于或等于0，则自动扩容的容量大小是 旧数组长度 * 2
* 得到自动扩容的容量大小后，与minCapacity进行比较，取最大值作为新数组的最终长度大小
* 最终将elementData指向新数组即可
* @param minCapacity 手动扩充的容量大小
*/
public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity > 0) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(minCapacity);
}
}
/**
* 判断是否需要扩容
* 注意该方法是没有加synchronized关键字
* @param minCapacity 手动扩充的容量大小
*/
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/**
* 首先获取自动扩充的容量大小
* 若capacityIncrement大于0，则自动扩充的容量大小：旧数组容量大小 + capacityIncrement
* 若capacityIncrement小于0，则自动扩充的容量大小：旧数组容量大小 * 2
* 在不考虑capacityIncrement的前提下，两次自动扩容的关系是翻倍，即2倍
*
* 判断手动扩充的容量是否大于自动扩充的容量
* 若大于，则自动扩容的容量修改为手动扩充的容量，即 newCapacity = minCapacity，否则newCapacity不变，即采用自动扩充的容量
* 为了防止内存溢出，扩容并不是无止境的扩充，当大于一个临界点MAX_ARRAY_SIZE时，就不允许在采用自动扩容的容量大小，而是取最大值或临界点
*
* 参考hugeCapacity方法：
* 当程序执行到①时，我们可以知道 newCapacity >= minCapacity（指的是赋值之后的关系）
* 若MAX_ARRAY_SIZE大于newCapacity，则就开始创建长度为newCapacity的新数组，三者的关系为 MAX_ARRAY_SIZE > newCapacity >= minCapacity
* 若MAX_ARRAY_SIZE小于newCapacity，则进入到hugeCapacity方法，但此时我们不知道minCapacity 与 MAX_ARRAY_SIZE的大小关系
* 若minCapacity大于MAX_ARRAY_SIZE，则采用最大值，不允许无限制的手动设置扩充容量，不过最大值有可能会出现内存溢出
* 三者关系为：newCapacity >= minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE
* 若minCapacity小于MAX_ARRAY_SIZE，则采用临界值，该临界值是保证在不同的操作系统下不会发生内存溢出， 三者关系为：newCapacity > MAX_ARRAY_SIZE > minCapacity
* 得出结论：
* 添加元素时会先到底临界值，此时不会发生内存溢出，若在往上增长则达到最大值，最大值有可能发生内存溢出
*
* @param minCapacity 手动扩充的容量大小
*/
private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
capacityIncrement : oldCapacity);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity; --------------------> ① 手动添加
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
/**
* 判断入参minCapacity 是否大于 MAX_ARRAY_SIZE
* 若 minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE，则返回值是最大值
* 若 minCapacity <= MAX_ARRAY_SIZE，则返回值是临界值
*
* @param minCapacity 手动扩充的容量大小
* @return 容量大小结果值
*/
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
自动扩容机制
- 先判断capacityIncrement属性，该属性可以在创建Vector时设置，也可以使用默认值0
- 若capacityIncrement大于0，则每次自动扩容都以
capacityIncrement大小进行增长 - 若capacityIncrement小于0，则每次自动扩容都以
2倍的关系进行增长 - 如果期间手动扩充容量，则会比较手动扩充的容量大小与自动扩充的容量大小，取较大值进行扩容。
- 扩容是比较耗时的，应该尽力去避免，所以在初始化时就应该提供一个容量参数。
容量最大值
- 最大值是Interger.MAX_VALUE，但容易造成内存溢出，保险起见在容量等于Integer.MAX_VALUE - 8 的时候就应该停止扩充容量。
迭代器
将枚举类也归到迭代器中。
/**
* 获取包含所有有效元素的枚举类
* @return 枚举类
*/
public Enumeration<E> elements() {
return new Enumeration<E>() {
//下一个元素的索引
int count = 0;
/**
* 判断当前枚举类中是否有下一个元素
* @return 是否有下一个元素
*/
public boolean hasMoreElements() {
return count < elementCount;
}
/**
* 获取下一个元素
* 当获取到下一个元素后，会发生count++ 以此来将索引进行移动，从而达到判断是否有下一个元素
* 先调用hasMoreElements -> nextElement，否则会抛出异常
* @return 下一个元素
*/
public E nextElement() {
synchronized (Vector.this) {
if (count < elementCount) {
return elementData(count++);
}
}
throw new NoSuchElementException("Vector Enumeration");
}
};
}
/**
* 返回一个包含指定索引到结尾之间的元素的列表迭代器
* 元素之间按照顺序排序
* @param index 起始索引
* @return 包含元素的列表迭代器
*/
public synchronized ListIterator<E> listIterator(int index) {
if (index < 0 || index > elementCount)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
return new ListItr(index);
}
/**
* 返回一个包含所有元素的列表迭代器
* @return 包含元素的列表迭代器
*/
public synchronized ListIterator<E> listIterator() {
return new ListItr(0);
}
/**
* 获取迭代器
* @return 迭代器
*/
public synchronized Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
/**
* 迭代器，正向迭代
* 通过判断是否存在下一个元素，若有则获取，若没有则说明迭代结束
* 由于这块的代码与ArrayList中的代码是一模一样，可以参考ArrayList，不多说了
* @param E 元素类型
*/
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor;
int lastRet = -1;
int expectedModCount = modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != elementCount;
}
public E next() {
synchronized (Vector.this) {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= elementCount)
throw new NoSuchElementException();
cursor = i + 1;
return elementData(lastRet = i);
}
}
public void remove() {
if (lastRet == -1)
throw new IllegalStateException();
synchronized (Vector.this) {
checkForComodification();
Vector.this.remove(lastRet);
expectedModCount = modCount;
}
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
}
@Override
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
synchronized (Vector.this) {
final int size = elementCount;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
final E[] elementData = (E[]) Vector.this.elementData;
if (i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
action.accept(elementData[i++]);
}
// update once at end of iteration to reduce heap write traffic
cursor = i;
lastRet = i - 1;
checkForComodification();
}
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* 列表迭代器，正向迭代
* 可获取上一个元素、下一个元素及索引
* 与ArrayList一模一样的代码，不多做说明了
*/
final class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
ListItr(int index) {
super();
cursor = index;
}
public boolean hasPrevious() {
return cursor != 0;
}
public int nextIndex() {
return cursor;
}
public int previousIndex() {
return cursor - 1;
}
public E previous() {
synchronized (Vector.this) {
checkForComodification();
int i = cursor - 1;
if (i < 0)
throw new NoSuchElementException();
cursor = i;
return elementData(lastRet = i);
}
}
public void set(E e) {
if (lastRet == -1)
throw new IllegalStateException();
synchronized (Vector.this) {
checkForComodification();
Vector.this.set(lastRet, e);
}
}
public void add(E e) {
int i = cursor;
synchronized (Vector.this) {
checkForComodification();
Vector.this.add(i, e);
expectedModCount = modCount;
}
cursor = i + 1;
lastRet = -1;
}
}
获取元素
/**
* 获取数组中指定索引的元素
* @param index 指定索引
* @return 指定索引对应的元素
*/
public synchronized E elementAt(int index) {
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount);
}
return elementData(index);
}
/**
* 获取数组第一个元素
* @return 第一个元素
*/
public synchronized E firstElement() {
if (elementCount == 0) {
throw new NoSuchElementException();
}
return elementData(0);
}
/**
* 获取数组最后一个元素
* @return 最后一个元素
*/
public synchronized E lastElement() {
if (elementCount == 0) {
throw new NoSuchElementException();
}
return elementData(elementCount - 1);
}
/**
* 获取数组中指定索引的元素
* @param index 指定索引
* @return 指定索引对应的元素
*/
public synchronized E get(int index) {
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
return elementData(index);
}
修改元素
/**
* 修改数组中指定索引的元素
* @param index 索引
* @param element 新元素，替换索引对应的元素
*/
public synchronized void setElementAt(E obj, int index) {
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
elementCount);
}
elementData[index] = obj;
}
/**
* 修改数组中指定索引的值
* 与上面的方法区别在于有无返回值
* @param index 索引
* @param element 新元素，替换索引对应的值
* @return 旧元素，索引对应的值
*/
public synchronized E set(int index, E element) {
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
移除元素
/**
* 移除数组中指定索引的元素，移除元素之前会先进行角标越界判断
* 移除过程中将index索引位置后续的所有元素都将向左移动一格
* 为了能让GC尽可能地回收资源，主动将尾部位置设置成null
* @param index 指定索引
*/
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 */
}
/**
* 移除数组中第一次出现的指定元素
* 若数组中不存在指定元素则返回-1
* @param obj 指定元素
* @return 是否删除成功
*/
public synchronized boolean removeElement(Object obj) {
modCount++;
int i = indexOf(obj);
if (i >= 0) {
removeElementAt(i);
return true;
}
return false;
}
/**
* 移除数组中的所有元素
*/
public synchronized void removeAllElements() {
modCount++;
// Let gc do its work
for (int i = 0; i < elementCount; i++)
elementData[i] = null;
elementCount = 0;
}
/**
* 移除数组中第一次出现的指定值
* 与上面的方法区别在于有无返回值
* @param o 指定元素
* @return 是否删除成功
*/
public boolean remove(Object o) {
return removeElement(o);
}
/**
* 移除数组中指定索引的值，移除元素之前会先进行角标越界判断
* 移除过程中将index索引位置后续的所有元素都将向左移动一格
* 为了能让GC尽可能地回收资源，主动将尾部位置设置成null
* @param index 索引
* @return 移除的旧值
*/
public synchronized E remove(int index) {
modCount++;
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
E 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 oldValue;
}
/**
* 批量移除数组中的指定数组的元素
* @param c 指定移除的元素集合
* @return 是否移除成功
*/
public synchronized boolean removeAll(Collection<?> c) {
return super.removeAll(c);
}
/**
* 移除从指定起始索引到指定结束索引之间的所有元素
* 移除包含fromIndex索引对应的值，但不包括toIndex索引对应的值
* 移除过程中将toIndex索引位置及其后续的所有元素往左移动 toIndex - fromIndex 格
*
* 看到这里的时候有些理解难题，在移除元素后索引位置上的元素主动设置成null，我明白这一点，不好理解的点在于算法
* 假设如下：
* f t
* 1 2 3 4 5 6 7 8
*
* 移除3后的结果，注意4是不会被移除的：
* 1 2 6 7 8 9 null null
*
* 根据需求，我们知道要将8位置上的值设置成null，那么问题就在于我怎么才能知道7位置上的索引是多少呢？哦，是7，这个不算，算法应该怎么写呢？
* 所以我很好奇怎么是这个答案：size - (toIndex-fromIndex)，后面着重理解了一下：
*
* f t
* 1 2 6 7 8 9 null null
* <= size =>
* <= t-f =>
* <= ? =>
* 求?的值，也就是在求null的索引是多少，看上面的图就应该比较好理解了（不知道看的懂不），size - (toIndex-fromIndex)就刚好是索引的值
*
* @param fromIndex 起始索引
* @param toIndex 结束索引
*/
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;
}
/**
* 自定义反序列化
* 直接获取指定键值
* @param in 输入流
*/
private void readObject(ObjectInputStream in)
throws IOException, ClassNotFoundException {
ObjectInputStream.GetField gfields = in.readFields();
int count = gfields.get("elementCount", 0);
Object[] data = (Object[])gfields.get("elementData", null);
if (count < 0 || data == null || count > data.length) {
throw new StreamCorruptedException("Inconsistent vector internals");
}
elementCount = count;
elementData = data.clone();
}
/**
* 自定义序列化
* 直接设置指定键值并写入流中
* @param s 输出流
*/
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
final java.io.ObjectOutputStream.PutField fields = s.putFields();
final Object[] data;
synchronized (this) {
fields.put("capacityIncrement", capacityIncrement);
fields.put("elementCount", elementCount);
data = elementData.clone();
}
fields.put("elementData", data);
s.writeFields();
}
添加/插入元素
/**
* 添加元素到数组中的指定位置，添加元素之前会先进行扩容和角标越界判断
* 插入过程中将index索引位置及后续的所有元素都将向右移动一格，同时将当前索引位置的值修改成新值
* 数组扩容跟size属性没有任何关系，size只负责数组中有多少个元素，插入元素后故而 + 1
* @param obj 新元素
* @param index 指定索引
*/
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++;
}
/**
* 添加元素到数组尾部，添加元素之前会先进行扩容判断
* @param obj 新元素
*/
public synchronized void addElement(E obj) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = obj;
}
/**
* 添加元素到数组尾部，添加元素之前会先进行扩容判断
* 与上面方法的区别在于是否有返回值
* @param e 新元素
* @return 是否添加成功
*/
public synchronized boolean add(E e) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = e;
return true;
}
/**
* 添加元素到数组中的指定位置，添加元素之前会先进行扩容和角标越界判断
* 插入过程中将index索引位置及后续的所有元素都将向右移动一格，同时将当前索引位置的值修改成新值
* @param index 索引
* @param element 新元素
*/
public void add(int index, E element) {
insertElementAt(element, index);
}
/**
* 添加数组到另外一个数组中，从尾部开始追加
* 相当于合并两个数组
* @param c 数组
* @return 数组中的元素是否添加到另外一个数组中
*/
public synchronized boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
modCount++;
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityHelper(elementCount + numNew);
System.arraycopy(a, 0, elementData, elementCount, numNew);
elementCount += numNew;
return numNew != 0;
}
/**
* 添加数组到另外一个数组中，从指定索引出开始添加
* 插入过程中将index索引位置及后续的任何元素都将往右移动 numNew 格，相当于是批量插入
* 相当于在插入前先将原有的元素都往右移动，预先留出空位来给后面要添加的元素
* @param index 索引
* @param c 数组
* @return 数组中的元素是否添加到另外一个数组中
*/
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;
}
总结
- Vector内部通过数组实现，属于线程安全，更准确地来说应该是相对线程安全。
/**
* 假设有两个个线程分别调用下面的两个方法
* 当线程1获取到size方法返回的值时正要去执行get方法，但是却被线程2抢先一步了，导致了remove方法先执行
* 等到remove方法执行完毕后，也就是删除了最后一个元素，等到get方法执行时，最后一个元素实际上已经被删除了，现在获取的索引已经超出了范围
* 故会抛出索引越界错误，所以严格来说Vector属于相对线程安全.
*/
public Object getLast(Vector list) {
return list.get(list.size() - 1); //线程1
}
public void deleteLast(Vector list) {
list.remove(list.size() - 1); //线程2
}
-
Vector每次自动扩充的容量大小支持自定义，通过传入capacityIncrement即可。
-
创建空参数的Vector对象时，默认的初始容量是10，当容量不足时，以2倍速度增长。
-
构建Vector对象时，最好能预先设置容量大小，以免减少后期扩容花费的时间。
-
与迭代器不同，elements方法返回的枚举对象不会发生快速失败。
-
Vector容量的临界值是最大值 - 8，这个数字8是因为在数组中除了存储元素之外还会存储数组的长度，而这些数据都在内存中，不同操作系统对内存的分配可能有所差异，减去8更多的是为了防止内存溢出。
-
在获取ArrayList的子集后不能在做结构上的修改。
-
获取迭代器后，不允许进行结构修改操作，因为会 expectedModCount 与 modCount 是否相等。
-
在遍历过程中不允许修改结构，否则会抛出错误。
重点关注
默认每次自动扩容的关系是2倍 相对线程安全 默认初始容量是10 底层是通过数组存储元素，故是有序可重复集合 自动扩充的容量大小支持自定义（capacityIncrement）
浙公网安备 33010602011771号