Java容器源码(二)——Vector源码分析(基于JDK8)
文章目录
- （一）、Vector概述
- （二）、Vector源码解析
- （三）、ArrayList与Vector
更多Java容器源码分析可以参考：Java容器源码分析系列（持续更新中！）
（一）、Vector概述
- Vecotr是基于数组实现的，是一个动态数组，数组容量可以自动增长
- Vector和ArrayList是十分类似的，不过Vector在每一个方法中都加入了Synchronized进行修饰，保证线程的安全（其实有时候也是不安全的，需要手动保证线程安全）
- 因为在ArrayList中较为详细的分析了源码，而Vector又几乎一样，所以还没看过ArrayList源码的朋友建议可以先看下这篇文章：Java容器源码(一)——ArrayList(基于JDK8)。读完这篇文章之后再回来看Vector的源码就会特别轻松。
（二）、Vector源码解析
package java.util;
import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Predicate;
import java.util.function.UnaryOperator;
/**
* Vector同样也是继承了AbstractList
* 实现了List接口，只是起到标识作用，AbstractList中已经实现了List接口
* RandomAccess接口标识支持随机访问
* Cloneable接口标识可以进行克隆
* Serializable代表可序列化
*/
public class Vector<E>
extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
/**
* Object类型的数组，用于存放数据
*/
protected Object[] elementData;
/*
* 数组的实际长度
*/
protected int elementCount;
/**
* 数组扩容的时候的增长率
*/
protected int capacityIncrement;
/** 序列化的版本号 */
private static final long serialVersionUID = -2767605614048989439L;
/**
* 带有两个参数的构造方法Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement)
*/
public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
//根据initialCapacity初始化数组
this.elementData = new Object[initialCapacity];
//设定增长率
this.capacityIncrement = capacityIncrement;
}
/**
* 带有一个参数的构造方法Vector(int initialCapacity)
*/
public Vector(int initialCapacity) {
//调用上面那个带有两个参数的构造方法，增长率设置为0
this(initialCapacity, 0);
}
/**
* 无参构造方法Vector()
*/
public Vector() {
//默认设置的初始容量为10，调用一个参数的构造方法
this(10);
}
/**
* 将容器转换为Vector的构造方法Vector(Collection c)
*/
public Vector(Collection<? extends E> c) {
//将容器转换为数组，并赋值给elementData
elementData = c.toArray();
//设置数组的实际长度
elementCount = elementData.length;
// 如果c不是存放Object类型的数据，就转换为Object类型
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount, Object[].class);
}
/**
* 将Vector的数据都拷贝到传入的数组anArray中
*/
public synchronized void copyInto(Object[] anArray) {
System.arraycopy(elementData, 0, anArray, 0, elementCount);
}
/**
* 将数组的容量缩容为实际大小
*/
public synchronized void trimToSize() {
//修改次数+1
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
//如果实际大小小于容量，就进行缩容
if (elementCount < oldCapacity) {
elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
}
}
/**
* 用于确保数组的容量足够
*/
public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) {
//如果需要的容量大于0
if (minCapacity > 0) {
//修改次数+1
modCount++;
//尝试进行扩容
ensureCapacityHelper(minCapacity);
}
}
/**
* 检查是否需要进行扩容
*/
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
// 如果需要的容量大于实际容量
if (minCapacity - elementData.length > 0)
//进行扩容
grow(minCapacity);
}
/**
* 进行扩容操作
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
//将oldCapacity扩容为oldCapacity+capacityIncrement
int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
capacityIncrement : oldCapacity);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//如果新的容量大于数组的最大容量，就尝试调用更大的容量
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
//创建一个新的数组，并实现复制
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
/**
* 尝试获得更大的容量
*/
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
/**
* 设置Vector的实际大小
*/
public synchronized void setSize(int newSize) {
//修改次数+1
modCount++;
//容量不够，就进行扩容
if (newSize > elementCount) {
ensureCapacityHelper(newSize);
} else {
//容量太大了，进行缩容，没有用的位置设置为null，利于垃圾收集
for (int i = newSize ; i < elementCount ; i++) {
elementData[i] = null;
}
}
elementCount = newSize;
}
/**
* 获得Vector的容量
*/
public synchronized int capacity() {
return elementData.length;
}
/**
* 获得Vector的实际大小
*/
public synchronized int size() {
return elementCount;
}
/**
* 是否为空
*/
public synchronized boolean isEmpty() {
return elementCount == 0;
}
/**
* 返回Vector的枚举类
*/
public Enumeration<E> elements() {
//匿名类实现
return new Enumeration<E>() {
//初始化为0
int count = 0;
//是否有下一个元素
public boolean hasMoreElements() {
return count < elementCount;
}
//获得下一个元素
public E nextElement() {
synchronized (Vector.this) {
if (count < elementCount) {
return elementData(count++);
}
}
throw new NoSuchElementException("Vector Enumeration");
}
};
}
/**
* 查看是否含有o对象
*/
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o, 0) >= 0;
}
/**
* 查找o对象的位置
*/
public int indexOf(Object o) {
return indexOf(o, 0);
}
/**
* 从index开始到末尾，查找o对象的位置
*/
public synchronized int indexOf(Object o, int index) {
//o对象是否为null
if (o == null) {
//for循环查找
for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
//for循环查找
for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
//查找失败
return -1;
}
/**
* 从末尾开始查找o对象
*/
public synchronized int lastIndexOf(Object o) {
return lastIndexOf(o, elementCount-1);
}
/**
* 从index位置到0，开始查找o对象
*/
public synchronized int lastIndexOf(Object o, int index) {
if (index >= elementCount)
throw new IndexOutOfBoundsException(index + " >= "+ elementCount);
//o对象是否为null
if (o == null) {
//for循环查找
for (int i = index; i >= 0; i--)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
//for循环查找
for (int i = index; i >= 0; i--)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
//查找失败
return -1;
}
/**
* 查找index位置上的元素
*/
public synchronized E elementAt(int index) {
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount);
}
//返回该位置元素
return elementData(index);
}
/**
* 获得第一个元素
*/
public synchronized E firstElement() {
if (elementCount == 0) {
throw new NoSuchElementException();
}
return elementData(0);
}
/**
* 获得最后一个元素
*/
public synchronized E lastElement() {
if (elementCount == 0) {
throw new NoSuchElementException();
}
return elementData(elementCount - 1);
}
/**
* 设置第index位置上的元素为obj
*/
public synchronized void setElementAt(E obj, int index) {
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
elementCount);
}
elementData[index] = obj;
}
/**
* 删除index位置上的元素
*/
public synchronized void removeElementAt(int index) {
//修改次数+1
modCount++;
//位置不合法
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
elementCount);
}
//位置不合法
else if (index < 0) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
}
//j是需要移动元素的个数
int j = elementCount - index - 1;
if (j > 0) {
//index+1开始到末尾，全部元素向前移动1位
System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j);
}
//数目减少一个
elementCount--;
elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */
}
/**
* 在index位置上插入对象obj
*/
public synchronized void insertElementAt(E obj, int index) {
//修改次数+1
modCount++;
if (index > elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index
+ " > " + elementCount);
}
//查看是否需要扩容
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
//将index开始到末尾，全部数据往后移动1位
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, elementCount - index);
//数目+1
elementData[index] = obj;
elementCount++;
}
/**
* 在数组的末尾添加上元素
*/
public synchronized void addElement(E obj) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = obj;
}
/**
* 删除数组中的第一个obk对象
*/
public synchronized boolean removeElement(Object obj) {
//修改次数+1
modCount++;
//查找位置
int i = indexOf(obj);
if (i >= 0) {
//删除元素
removeElementAt(i);
return true;
}
return false;
}
/**
* 删除所有元素
*/
public synchronized void removeAllElements() {
modCount++;
// Let gc do its work
for (int i = 0; i < elementCount; i++)
elementData[i] = null;
elementCount = 0;
}
/**
* 重写Object对象的克隆方法
*/
public synchronized Object clone() {
try {
@SuppressWarnings("unchecked")
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);
}
}
/**
* 将Collection对象转换为数组
*/
public synchronized Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
}
/**
* 将Collection对象转换为指定类型的数组
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public synchronized <T> T[] toArray(T[] a) {
//如果传入的数组小于Vector的实际大小
if (a.length < elementCount)
//创建一个新数组并返回
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, elementCount, a.getClass());
//直接将Vector中的元素复制给数组a
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, elementCount);
if (a.length > elementCount)
a[elementCount] = null;
return a;
}
//返回指定位置的元素
@SuppressWarnings("unchecked")
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
/**
* 获得指定位置的元素
*/
public synchronized E get(int index) {
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
return elementData(index);
}
/**
* 设置index位置的元素为element
*/
public synchronized E set(int index, E element) {
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
/**
* 添加元素
*/
public synchronized boolean add(E e) {
//修改次数+1
modCount++;
//查看是否需要扩容
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
//插入元素
elementData[elementCount++] = e;
return true;
}
/**
* 删除o对象
*/
public boolean remove(Object o) {
return removeElement(o);
}
/**
* 在指定位置插入元素
*/
public void add(int index, E element) {
insertElementAt(element, index);
}
/**
* 删除index位置上的元素
*/
public synchronized E remove(int index) {
//修改次数+1
modCount++;
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
//获得删除之前的旧值
E oldValue = elementData(index);
//计算需要移动元素的个数
int numMoved = elementCount - index - 1;
if (numMoved > 0)
//从index+1到末尾，全部元素向前移动1位
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
//利于垃圾收集
elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work
return oldValue;
}
/**
* 清空数组
*/
public void clear() {
removeAllElements();
}
/**
* 查看是否数组是否包含c中的所有元素
*/
public synchronized boolean containsAll(Collection<?> c) {
return super.containsAll(c);
}
/**
* 添加容器c中的所有元素
*/
public synchronized boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
//修改次数+1
modCount++;
//将c转换为数组
Object[] a = c.toArray();
//长度
int numNew = a.length;
//查看是否需要扩容
ensureCapacityHelper(elementCount + numNew);
//进行复制
System.arraycopy(a, 0, elementData, elementCount, numNew);
elementCount += numNew;
return numNew != 0;
}
/**
* 删除所有集合c中的元素
*/
public synchronized boolean removeAll(Collection<?> c) {
return super.removeAll(c);
}
/**
* 保留c中的元素
*/
public synchronized boolean retainAll(Collection<?> c) {
return super.retainAll(c);
}
/**
* 从index位置到末尾，添加c中的所有元素
*/
public synchronized boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
//修改次数+1
modCount++;
if (index < 0 || index > elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
//将c转换为数组
Object[] a = c.toArray();
//长度
int numNew = a.length;
//查看是否需要扩容
ensureCapacityHelper(elementCount + numNew);
//计算需要移动元素的个数
int numMoved = elementCount - index;
if (numMoved > 0)
//进行移动
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
numMoved);
//将c拷贝进数组中
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
elementCount += numNew;
return numNew != 0;
}
/**
* 是否相等
*/
public synchronized boolean equals(Object o) {
return super.equals(o);
}
/**
* 返回该对象的哈希值
*/
public synchronized int hashCode() {
return super.hashCode();
}
/**
* 转为字符串
*/
public synchronized String toString() {
return super.toString();
}
/**
* 从fromIndex到toIndex截断元素
*/
public synchronized List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
return Collections.synchronizedList(super.subList(fromIndex, toIndex),
this);
}
/**
* 删除指定范围中的元素
*/
protected synchronized void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
//修改次数+1
modCount++;
//计算需要移动的元素个数
int numMoved = elementCount - toIndex;
//移动元素
System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
numMoved);
//方便垃圾回收
int newElementCount = elementCount - (toIndex-fromIndex);
while (elementCount != newElementCount)
elementData[--elementCount] = null;
}
/**
* 序列化操作
*/
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();
}
}
（三）、ArrayList与Vector
- Vector其实是遗留类，因为方法都加上了synchroized语句，在多线程环境下效率不高，现在大多不再使用了。
- ArrayList与Vector拥有相同的扩容机制
- 不同点在于ArrayList没有设置增长率，默认扩容为1.5倍。Vector设置了增长率