原文来自个人博客:被遗弃的 Vector 和 Stack | Kori Lin
在 Java Collections Framework 中有两个被遗弃的 List 实现类 —— Vector 和 Stack。
Vector 通过实现 AbstractList<E>
接口来成为 Java Collections Framework List 接口的一员,而 Stack 直接继承于 Vector。
public class Vector<E>
extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
public class Stack<E> extends Vector<E>
与 ArrayList 类似的 Vector
如果希望了解 ArrayList 的底层结构可阅读另一篇文章 ArrayList 与 LinkedList 底层结构(opens new window)
与 ArrayList 一样,Vector 的底层结构也是 Object 数组 elementData
,通过 elementCount
来表示 Vector 存储的元素个数,但与 ArrayList 不同的是,ArrayList 创建时不指定容器个数时,elementData 是一个长度为 0 的数组,只有在第一次添加元素的时候才会创建一个长度为 10 的数组,而 Vector 则是在构造方法中调用另一个构造方法直接为 elementData 创建一个长度为 10 的数组。
protected Object[] elementData;
protected int elementCount;
protected int capacityIncrement;
public Vector() {
this(10);
}
public Vector(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, 0);
}
public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
this.capacityIncrement = capacityIncrement;
}
最终为 elementData 创建数组对象的构造函数为 Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement)
,这里传入的第二个参数是容量增值,当我们不直接调用该构造方法去指定它的值时,默认为 0。
Vector 也有与 ArrayList 类似的扩容机制来增加 elementData
的容量,但 Vector 扩容时增加的大小与 ArrayList 不同,它所增加的大小与 Vector 中的容量增值 capacityIncrement
与当前容量有关。
public synchronized boolean add(E e) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
capacityIncrement : oldCapacity);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
当我们创建 Vector 指定了 capacityIncrement 的值时(capacityIncrement > 0),将会直接以该值作为容量的增加值,否则直接使用当前 elementData 的大小作为容量增值,相当于新容量为旧容量的两倍,因此 Vector 每一次扩容容量的增幅比 ArrayList 的增幅要大。
public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity > 0) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(minCapacity);
}
}
对于 Vector,其对外提供的方法都是同步的,因此我们可以说 Vector 是线程安全的。Vector 中的同步方法可以调用 ensureCapacityHelper
不产生额外的同步成本来确保容量。但也可能有需要外部进行容量确认的情况,因此在 Vector 中提供了同步的 ensureCapacity
方法来间接执行 ensureCapacityHelper
方法。
通过 Vector 实现的 Stack
Stack 在 List 接口中算一个特别的类型,它在数据结构上代表的是 last-in-first-out (LIFO) 的栈结构。
由于 Vector 提供了一系列元素的操作方法,Stack 元素的进出操作的实现基本上都是使用父类 Vector 的方法来完成,因此 Stack 的源码相比其它 Collection 十分简短。..
因为需要确认每个元素的进出顺序,因此 Stack 只提供了一个无参构造方法来获得一个空栈。
Stack 提供了栈操作的 3 个基本操作,入栈、出栈、查看栈顶元素。
// 源码就长这个样子...
public E push(E item) {
addElement(item);
return item;
}
public synchronized E pop() {
E obj;
int len = size();
obj = peek();
removeElementAt(len - 1);
return obj;
}
public synchronized E peek() {
int len = size();
if (len == 0)
throw new EmptyStackException();
return elementAt(len - 1);
}
由于 Vector 底层是一个 Object 数组,因此入栈的元素会被添加到末尾,栈顶元素为数组最后一个元素,栈底元素为数组第一个元素。
因此 Stack 入栈操作调用了 Vector 的 addElement(E obj)
方法(该方法与 add(E e)
方法作用一致,add 方法为 List 接口的一部分)来添加元素。
相应的,出栈调用 peek()
来获取栈顶元素,之后通过 removeElementAt(int index)
来移除栈顶元素,再将 peek()
获取到的元素放回。当栈为空时会抛出异常 EmptyStackException
。
被遗弃
Vector 与 Java Collections Framework 中的新成员相比,它的 public 方法都使用了 synchronized 关键字修饰,也就是说相比其它 Collection 类,它的效率比较低,因此在不需要同步的场景,JDK 更加推荐使用 ArrayList,当有多个线程修改 ArrayList 时,我们可以在同步代码块中完成操作,或者通过 Collections 工具类提供的方法来生成一个同步的 List。
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));
对于 Stack 由于继承与 Vector,因此它也产生了额外的同步成本,Java Collections Framework 的 Deque 接口提供了更加完整、更一致的 LIFO 操作的栈操作,因此 JDK 推荐优先使用 Deque 接口以及它的实现类。例如:
Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<Integer>();
参考
JDK 1.8 源码
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/List.html
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Vector.html
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Stack.html