Java高频面试之集合-07

hello啊，各位观众姥爷们！！！本baby今天来报道了！哈哈哈哈哈嗝

面试官：ArrayList 和 Vector 的区别是什么？

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ArrayList 与 Vector 的区别详解

ArrayList 和 Vector 都是 Java 中基于动态数组实现的 List 接口的实现类，但它们在设计、性能和线程安全性上有显著差异。以下是两者的核心区别：

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1. 线程安全性

特性	ArrayList	Vector
线程安全	非线程安全（方法未同步）	线程安全（方法通过 synchronized 同步）
适用场景	单线程环境，性能优先	多线程环境（但实际开发中不推荐）

示例对比：

// ArrayList（非线程安全）
List<String> arrayList = new ArrayList<>();
arrayList.add("A"); // 多线程并发 add() 可能导致数据覆盖或异常

// Vector（线程安全）
List<String> vector = new Vector<>();
vector.add("A");    // 内部使用 synchronized 同步，保证线程安全

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2. 扩容机制

特性	ArrayList	Vector
默认容量	10	10
扩容公式	1.5 倍（newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)）	2 倍（newCapacity = oldCapacity * 2）
性能影响	内存利用率较高，但扩容次数可能较多	扩容次数较少，但内存浪费较多

代码示例：

// ArrayList 扩容逻辑
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

// Vector 扩容逻辑（可自定义增长因子）
int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ? capacityIncrement : oldCapacity);

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3. 性能差异

操作	ArrayList	Vector
单线程读写	更快（无同步开销）	较慢（同步方法导致性能损耗）
多线程读写	需手动同步（如使用 Collections.synchronizedList）	自动同步，但锁竞争可能成为瓶颈

基准测试示例（单线程添加 100 万元素）：

// ArrayList 耗时 ≈ 50ms
List<Integer> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 1_000_000; i++) {
    list.add(i);
}

// Vector 耗时 ≈ 150ms（因同步开销）
List<Integer> vector = new Vector<>();
for (int i = 0; i < 1_000_000; i++) {
    vector.add(i);
}

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4. 历史与设计

特性	ArrayList	Vector
引入版本	JDK 1.2（集合框架的一部分）	JDK 1.0（遗留类）
设计目标	替代 Vector，优化单线程性能	早期多线程支持
方法扩展	支持现代集合操作（如 forEach）	保留旧方法（如 addElement）

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5. 迭代器行为

特性	ArrayList	Vector
迭代器	快速失败（Fail-Fast）	快速失败（Fail-Fast）
同步要求	多线程迭代需手动同步	自动同步（但迭代仍需外部同步）

示例：

// ArrayList 迭代需手动同步
List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
synchronized (list) {
    Iterator<String> it = list.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        System.out.println(it.next());
    }
}

// Vector 迭代仍需同步（避免 ConcurrentModificationException）
Vector<String> vector = new Vector<>();
synchronized (vector) {
    Iterator<String> it = vector.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        System.out.println(it.next());
    }
}

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总结与选型建议

1. 单线程环境：
   • 优先使用 ArrayList（性能更高，内存更优）。
2. 多线程环境：
   • 避免使用 Vector（性能差，锁粒度粗）。
   • 替代方案：
     • Collections.synchronizedList(new ArrayList<>())（灵活控制同步范围）。
     • CopyOnWriteArrayList（读多写少场景）。
3. 历史代码兼容：
   • 仅在维护旧系统时使用 Vector。

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为什么 Vector 已被弃用？

• 锁粒度过大：所有方法同步导致高并发时性能差。
• 功能冗余：现代集合框架（如 java.util.concurrent）提供更高效的线程安全类。
• 设计陈旧：未充分利用现代 JVM 优化（如 CAS 操作）。

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代码示例：替代 Vector 的方案

// 方案1：使用同步包装类
List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

// 方案2：使用并发集合类
CopyOnWriteArrayList<String> cowList = new CopyOnWriteArrayList<>();

结论：ArrayList 是更现代、更高效的选择，Vector 仅用于兼容旧代码或特定场景的简单多线程需求。