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Java集合源碼分析(四)Vector<E>,javavector

編輯:JAVA綜合教程

Java集合源碼分析(四)Vector<E>,javavector


Vector<E>簡介

  Vector也是基於數組實現的,是一個動態數組,其容量能自動增長。

  Vector是JDK1.0引入了,它的很多實現方法都加入了同步語句,因此是線程安全的(其實也只是相對安全,有些時候還是要加入同步語句來保證線程的安全),可以用於多線程環境。

  Vector沒有絲線Serializable接口,因此它不支持序列化,實現了Cloneable接口,能被克隆,實現了RandomAccess接口,支持快速隨機訪問。

Vector<E>源碼

  如下(已加入詳細注釋):

/*
 * @(#)Vector.java	1.106 06/06/16
 *
 * Copyright 2006 Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.
 * SUN PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
 */

package java.util;

/**
 * @author  Lee Boynton
 * @author  Jonathan Payne
 * @version 1.106, 06/16/06
 * @see Collection
 * @see List
 * @see ArrayList
 * @see LinkedList
 * @since   JDK1.0
 */
public class Vector<E>
    extends AbstractList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    // 保存數據數組
    protected Object[] elementData;

    // 實際數據的數量
    protected int elementCount;

    // 容量增長系數
    protected int capacityIncrement;

    // Vector的序列版本號
    private static final long serialVersionUID = -2767605614048989439L;

    // 指定Vector"容量大小"和"增長系數"的構造函數
    public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
	super();
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
	this.elementData = new Object[initialCapacity];
	this.capacityIncrement = capacityIncrement;
    }

    // 指定Vector容量大小的構造函數
    public Vector(int initialCapacity) {
	this(initialCapacity, 0);
    }

    // Vector構造函數。默認容量是10。
    public Vector() {
	this(10);
    }

    // 指定集合的Vector構造函數。
    public Vector(Collection<? extends E> c) {
	elementData = c.toArray();
	elementCount = elementData.length;
	// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
	if (elementData.getClass() != Object[].class)
	    elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount, Object[].class);
    }

    // 將數組Vector的全部元素都拷貝到數組anArray中
    public synchronized void copyInto(Object[] anArray) {
	System.arraycopy(elementData, 0, anArray, 0, elementCount);
    }

    // 將當前容量值設為 = 實際元素個數
    public synchronized void trimToSize() {
	modCount++;
	int oldCapacity = elementData.length;
	if (elementCount < oldCapacity) {
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
	}
    }

    // 確定Vector的容量。
    public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) {
	modCount++;
	ensureCapacityHelper(minCapacity);
    }

    // 確認“Vector容量”的幫助函數
    private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
	int oldCapacity = elementData.length;
	// 當Vector的容量不足以容納當前的全部元素,增加容量大小。
	// 若容量增量系數>0(即capacityIncrement>0),則將容量增大當capacityIncrement
	// 否則,將容量增大一倍。
	if (minCapacity > oldCapacity) {
	    Object[] oldData = elementData;
	    int newCapacity = (capacityIncrement > 0) ?
		(oldCapacity + capacityIncrement) : (oldCapacity * 2);
    	    if (newCapacity < minCapacity) {
		newCapacity = minCapacity;
	    }
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
	}
    }

    // 設置容量值為 newSize
    public synchronized void setSize(int newSize) {
	modCount++;
	if (newSize > elementCount) {
		// 若"newSize 大於 Vector容量",則調整Vector的大小。
	    ensureCapacityHelper(newSize);
	} else {
		// 若"newSize小於/等於 Vector容量",則將newSize位置開始的元素都設置為null
	    for (int i = newSize ; i < elementCount ; i++) {
		elementData[i] = null;
	    }
	}
	elementCount = newSize;
    }

    // 返回“Vector的總的容量”
    public synchronized int capacity() {
	return elementData.length;
    }

    // 返回“Vector的實際大小”,即Vector中元素個數
    public synchronized int size() {
	return elementCount;
    }

    // 判斷Vector是否為空
    public synchronized boolean isEmpty() {
	return elementCount == 0;
    }

    // 返回“Vector中全部元素對應的Enumeration”
    public Enumeration<E> elements() {
    // 通過匿名類實現Enumeration
	return new Enumeration<E>() {
	    int count = 0;

	    // 是否存在下一個元素
	    public boolean hasMoreElements() {
		return count < elementCount;
	    }

	    // 獲取下一個元素
	    public E nextElement() {
		synchronized (Vector.this) {
		    if (count < elementCount) {
			return (E)elementData[count++];
		    }
		}
		throw new NoSuchElementException("Vector Enumeration");
	    }
	};
    }

    // 返回Vector中是否包含對象(o)
    public boolean contains(Object o) {
	return indexOf(o, 0) >= 0;
    }

    // 查找並返回元素(o)在Vector中的索引值
    public int indexOf(Object o) {
	return indexOf(o, 0);
    }

    // 從index位置開始向後查找元素(o)。
    // 若找到,則返回元素的索引值;否則,返回-1
    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;
    }

    // 從後向前查找元素(o)。並返回元素的索引
    public synchronized int lastIndexOf(Object o) {
	return lastIndexOf(o, elementCount-1);
    }

    // 從後向前查找元素(o)。開始位置是從前向後的第index個數;
    // 若找到,則返回元素的“索引值”;否則,返回-1。
    public synchronized int lastIndexOf(Object o, int index) {
        if (index >= elementCount)
            throw new IndexOutOfBoundsException(index + " >= "+ elementCount);

	if (o == null) {
		// 若查找元素為null,則反向找出null元素,並返回它對應的序號
	    for (int i = index; i >= 0; i--)
		if (elementData[i]==null)
		    return i;
	} else {
		// 若查找元素不為null,則反向找出該元素,並返回它對應的序號
	    for (int i = index; i >= 0; i--)
		if (o.equals(elementData[i]))
		    return i;
	}
	return -1;
    }

    // 返回Vector中index位置的元素。
    // 若index超越數組大小,則拋出異常
    public synchronized E elementAt(int index) {
	if (index >= elementCount) {
	    throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount);
	}

        return (E)elementData[index];
    }

    // 獲取Vector中的第一個元素。
    // 若失敗,則拋出異常!
    public synchronized E firstElement() {
	if (elementCount == 0) {
	    throw new NoSuchElementException();
	}
	return (E)elementData[0];
    }

    // 獲取Vector中的最後一個元素。
    // 若失敗,則拋出異常!
    public synchronized E lastElement() {
	if (elementCount == 0) {
	    throw new NoSuchElementException();
	}
	return (E)elementData[elementCount - 1];
    }

    // 設置index位置的元素值為obj
    public synchronized void setElementAt(E obj, int index) {
	if (index >= elementCount) {
	    throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
						     elementCount);
	}
	elementData[index] = obj;
    }

    // 刪除index位置的元素
    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;// 通知gc回收
    }

    // 在index位置處插入元素(obj)
    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++;
    }

    // 將“元素obj”添加到Vector末尾
    public synchronized void addElement(E obj) {
	modCount++;
	ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
	elementData[elementCount++] = obj;
    }

    // 在Vector中查找並刪除元素obj。
    // 成功的話,返回true;否則,返回false。
    public synchronized boolean removeElement(Object obj) {
	modCount++;
	int i = indexOf(obj);
	if (i >= 0) {
	    removeElementAt(i);
	    return true;
	}
	return false;
    }

    // 刪除Vector中的全部元素
    public synchronized void removeAllElements() {
        modCount++;
	// 將Vector中的全部元素設為null,通知gc回收
	for (int i = 0; i < elementCount; i++)
	    elementData[i] = null;

	elementCount = 0;
    }

    // 克隆函數
    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();
	}
    }

    // 返回Object數組
    public synchronized Object[] toArray() {
        return Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
    }

    // 返回Vector的模板數組。所謂模板數組,即可以將T設為任意的數據類型
    public synchronized <T> T[] toArray(T[] a) {
    	// 若數組a的大小 < Vector的元素個數,則新建一個T[]數組,數組大小是“Vector的元素個數”,並將“Vector”全部拷貝到新數組中
        if (a.length < elementCount)
            return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, elementCount, a.getClass());
        // 若數組a的大小 >= Vector的元素個數;則將Vector的全部元素都拷貝到數組a中。
	System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, elementCount);

        if (a.length > elementCount)
            a[elementCount] = null;

        return a;
    }

    // Positional Access Operations

    // 獲取index位置的元素
    public synchronized E get(int index) {
	if (index >= elementCount)
	    throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);

	return (E)elementData[index];
    }

    // 設置index位置的值為element。並返回index位置的原始值
    public synchronized E set(int index, E element) {
	if (index >= elementCount)
	    throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);

	Object oldValue = elementData[index];
	elementData[index] = element;
	return (E)oldValue;
    }

    // 將“元素e”添加到Vector最後。
    public synchronized boolean add(E e) {
	modCount++;
	ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
	elementData[elementCount++] = e;
        return true;
    }

    // 刪除Vector中的元素o
    public boolean remove(Object o) {
        return removeElement(o);
    }

    // 在index位置添加元素element
    public void add(int index, E element) {
        insertElementAt(element, index);
    }

    // 刪除index位置的元素,並返回index位置的原始值
    public synchronized E remove(int index) {
	modCount++;
	if (index >= elementCount)
	    throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
	Object 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 (E)oldValue;
    }

    // 清空Vector
    public void clear() {
        removeAllElements();
    }

    // Bulk Operations

    // 返回Vector是否包含集合c
    public synchronized boolean containsAll(Collection<?> c) {
        return super.containsAll(c);
    }

    // 將集合c添加到Vector中
    public synchronized boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
	modCount++;
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
	ensureCapacityHelper(elementCount + numNew);
		// 將集合c的全部元素拷貝到數組elementData中
        System.arraycopy(a, 0, elementData, elementCount, numNew);
        elementCount += numNew;
	return numNew != 0;
    }

    // 刪除集合c的全部元素
    public synchronized boolean removeAll(Collection<?> c) {
        return super.removeAll(c);
    }

    // 刪除“非集合c中的元素”
    public synchronized boolean retainAll(Collection<?> c)  {
        return super.retainAll(c);
    }

    // 從index位置開始,將集合c添加到Vector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;
    }

    // 返回兩個對象是否相等
    public synchronized boolean equals(Object o) {
        return super.equals(o);
    }

    // 計算哈希值
    public synchronized int hashCode() {
        return super.hashCode();
    }

    // 調用父類的toString()
    public synchronized String toString() {
        return super.toString();
    }

    // 獲取Vector中fromIndex(包括)到toIndex(不包括)的子集
    public synchronized List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
        return Collections.synchronizedList(super.subList(fromIndex, toIndex),
                                            this);
    }

    // 刪除Vector中fromIndex到toIndex的元素
    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;
    }

    // java.io.Serializable的寫入函數
    private synchronized void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException
    {
	s.defaultWriteObject();
    }
}

簡單總結

  Vector的源碼實現總體與ArrayList類似,我這裡不再做出詳細分析,有興趣的可以對照我前面ArrayList的文章看一下,關於Vector的源碼,給出如下幾點總結:

  1.Vector有四個不同的構造方法。無參構造方法的容量為默認值10,僅包含容量的構造方法則將容量增長量(從源碼中可以看出容量增長量的作用,第二點也會對容量增長量詳細說)明置為0。

  2.注意擴充容量的方法ensureCapacityHelper。與ArrayList相同,Vector在每次增加元素(可能是1個,也可能是一組)時,都要調用該方法來確保足夠的容量。當容量不足以容納當前的元素個數時,就先看構造方法中傳入的容量增長量參數CapacityIncrement是否為0,如果不為0,就設置新的容量為就容量加上容量增長量,如果為0,就設置新的容量為舊的容量的2倍,如果設置後的新容量還不夠,則直接新容量設置為傳入的參數(也就是所需的容量),而後同樣用Arrays.copyof()方法將元素拷貝到新的數組。

  3.很多方法都加入了synchronized同步語句,來保證線程安全。

  4.同樣在查找給定元素索引值等的方法中,源碼都將該元素的值分為null和不為null兩種情況處理,Vector中也允許元素為null。

  5.其他很多地方都與ArrayList實現大同小異,Vector現在已經基本不再使用。

 

 

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參考資料

【Java集合源碼剖析】Vector源碼剖析

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