深入解析 Java集合类ArrayList与Vector的区别

集合类分为两个分支，Collection与Map，其中Collection接口继承了Iterator接口，继承Iterator接口的类可以使用迭代器遍历元素（即Collection接口的类都可以使用），今天我们从相同点、不同点、以及JDK源码等各个方面来深入解析下，底层使用数组实现的两个集合类：ArrayList与Vector的区别与联系

区别与联系：

1.ArrayList出现于jdk1.2，vector出现于1.0.两者底层的数据存储都使用的Object数组实现，因为是数组实现，所以具有查找快（因为数组的每个元素的首地址是可以得到的，数组是0序的，所以： 被访问元素的首地址=首地址+元素类型字节数*下标    ），增删慢（因为往数组中间增删元素时，会导致后面所有元素地址的改变）的特点

2.继承的类实现的接口都是一样的，都继承了AbstractList类（继承后可以使用迭代器遍历），实现了RandomAccess(标记接口，标明实现该接口的list支持快速随机访问)，cloneable接口（标识接口，合法调用clone方法），serializable（序列化标识接口）

3.当两者容量不够时，都会进行对Object数组的扩容

（1）解析ArrayList扩容源码（假设从初始开始size=0，且构造方法为: new ArrayList<>();   ）：

①首先调用add方法，添加元素，在add中调用ensureCapacityInternal(确保内部容量),将当前的size（实际元素数量）传输

②在ensureCapacityInternal中，首先将elementData数组  与  DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA  进行比较，这里我们假设的构造方法为下图，此时两个数组相等，minCapacity等于大的值，DEFAULT_CAPACOTY的值为10（在成员变量中定义），即minCapacity=10。

③modcount是在ArrayList的父类AbstractList中定义的成员变量，用于记录修改次数（对当前ArrayList的修改次数），

minCapacity=10,element.length=0,所以执行grow方法。

④grow方法中由于初始容量为0，所以newCapatcoty=0，然后newCapacity=minCapacity等于10 (即通常说的：ArrayList的默认构造方法，会默认分配长度为10的内存空间，这里的分配不是在创建对象时分配，而是在增加第一条数据的过程中分配，这样防止了内存的浪费)，然后进行Arrays.copyOf 。如果再次扩容的话，扩容到当前容量的1.5倍。

（2）解析Vector扩容源码

①首先调用add方法，与arraylist相同，vector也有一个继承父类的成员变量modCount来记录修改次数。

②如果当前实际元素数+1大于数组定义长度，执行grow方法

③将elementData copy到 一个新的长度数组中，完成gorw。  其中，  capacityIncrement为自定义的增长因子（此处与arrayList不同，arraylist默认增长1.5倍；vector可以自定义若不自定义，则增长2倍，若定义则新长度=之前的长度+增长因子）  MAX_ARRAY_SIZE为数组定义的最大长度，如果是负数，则抛出OutOfMemoryError异常，如果大于MAX_ARRAY_SIZE，则赋值为Int类型的最大值。  

 

4.构造方法略有不同。

ArrayList:

（1）ArrayList a1 = new ArrayList(int i); 指定初始化容量的构造方法

 

（2）ArrayList a2 = new ArrayList(); 默认构造方法，在添加第一个元素过程中初始化一个长度为10的Object数组

（3） ArrayList a3 = new ArrayList(Collection); 在构造方法中添加集合，本方法创建的集合的object数组长度等于实际元素个数

  

Vector：

（1）Vector v1 = new Vector(10,2); 指定初始长度（initialCapacity）与增长因子（capacityIncrement）注意这里的增长因子不是oldCapacity * capacityIncrement而是+，如果不指定或者指定为0，则默认扩容当前容量的两倍，这里上面提过了

（2）Vector v2 = new Vector(10);  通过this关键字调用上面的构造方法，自定义初始数组长度，增长因子默认为0

（3）Vector v3 = new Vector(); 默认构造方法，在创建对象时便分配长度为10的Object数组。（这里在创建时便分配内存，一定意义上，浪费了内存空间）

5.线程的安全性不同，vector是线程安全的,在vector的大多数方法都使用synchronized关键字修饰，arrayList是线程不安全的（可以通过Collections.synchronizedList（）实现线程安全）

6.性能上的差别，由于vector的方法都有同步锁，在方法执行时需要加锁、解锁，所以在执行过程中效率会低于ArrayList，另外，性能上的差别还体现在底层的Object数组上

vector:arrayList:

可以看出来，arrayList多了一个transient关键字，这个关键字的作用是防止序列化，然后在ArrayList中重写了了readObject和writeObject方法，这样是为了在传输时提高效率，我们先来看下源码：

可以看到，这两个方法中将elementData数组中实际存在的元素遍历出来进行传输，假设现在容量为10000但是实际有8000元素，如果将2000空的元素也进行传输势必会影响效率，所以这么做提高了效率，节省了时间。 

 

这两个方法在序列化时如何被调用的，为什么是private修饰？在传输时，ObjectInputStream与ObjectOutputStream会通过反射调用这两个方法。  private修饰时因为，在ObjectStreamClass类中，调用的是传输对象中private修饰的writeObject与readObject（这里就不深入研究了，光从找下面这个图片的源码就可以感觉到，IO流的源码比集合类可能复杂的多）

defaultReadObject与dafaultWriteObject的作用？

如果类中不自定义readObject与writeObject，那么类在序列化的时候会调用ObjectInputStream与ObjectOutputStream中的defaultReadObject与defaultWriteObject方法进行默认序列化，这样的话，就不会序列化transiend中的数组。但是transiend修饰的数组是必须要序列化的！ 如果自定义的话，就不会调用这两个default方法，这样的话类中所有需要序列化的都要自定义，这样太麻烦了，所以在自定义的方法中先调用下他，将不是transiend的序列化，然后再自定义object数组的序列化。

  最后再说一下，这两个集合类如何在迭代时保证线程安全，这里就要提一下上面说过的在AbstractList类中有一个静态变量

modcount（我看网上一些帖子说modcount只存在于线程不安全的集合类中，其实这种说法是错误的，在vector中也使用了modcount用于保证迭代时数据安全）他用于记录一个集合类对象被修改的次数。这两个类在迭代时（调用iterator方法时），Iterator iterator = arrayList.iterator();或Iterator iterator2 = vector.iterator(); 返回的iterator对象都是类中的一个私有内部类。这个类在调用时，便初始化了一个expectedModCount=modcount，即在迭代前先用成员变量保存下modcount的值。

在迭代时，首先会调用checkForComodification方法，来比较modCount的值有没有被改变，如果改变则会抛出异常，这样就保证了迭代时的安全性（这里的安全性不只是保证了多线程下的安全，也保证了单线程中迭代时，如果修改数据所造成的隐患）这就是所谓fail-fast策略（快速失败策略）。