java源码--Vector和Stack

时间:2019-10-31
本文章向大家介绍java源码--Vector和Stack,主要包括java源码--Vector和Stack使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项,具有一定的参考价值,需要的朋友可以参考一下。

一、Vector简介

1.1、Vector概述

通过API中可以知道:

    1)Vector是一个可变化长度的数组
    2)Vector增加长度通过的是capacity和capacityIncrement这两个变量
    3)Vector也可以获得iterator和listIterator这两个迭代器,并且他们发生的是fail-fast,而不是fail-safe,注意这里,不要觉得这个vector是线程安全就搞错了
    4)Vector是一个线程安全的类,如果使用需要线程安全就使用Vector,如果不需要,就使用arrayList
    5)Vector和ArrayList很类似,就少许的不一样,从它继承的类和实现的接口来看,跟arrayList一模一样。只是一些细节上有区别:比如线程安全与否,扩容的大小等,Vector的线程安全通过在方法上直接加synchronized实现。扩容默认扩大为原来的2倍。

2.2、源码分析

  2.2.1 属性

//底层结构为object数组,和ArrayList一样,不过我们可以注意到访问修饰符有所不同,Vector用protected修饰,
//而ArrayList用private修饰。我们知道private变量只能被当前类的方法访问,而protected可以被同一包中的所有类和其他包的子类访问
//这就是存储数据的数组,注意啦这是一个动态的数组
protected Object[] elementData;
//当前元素的个数
protected int elementCount;
//容量增长系数,扩容时使用
protected int capacityIncrement;
// Vector的序列版本号 private static final long serialVersionUID = -2767605614048989439L;

   2.2.2 构造方法

// 默认构造函数
Vector()
// capacity是Vector的默认容量大小。当由于增加数据导致容量增加时,每次容量会增加一倍。
Vector(int capacity)
// capacity是Vector的默认容量大小,capacityIncrement是每次Vector容量增加时的增量值。
Vector(int capacity, int capacityIncrement)
// 创建一个包含collection的Vector
Vector(Collection<? extends E> collection)
1)Vector():空构造
//这个是一个空的Vector构造方法,所以让他使用内置的数组,这里还不知道什么是内置的数组,看它调用了自身另外一个带一个参数的构造器
    public Vector() { this(10); }
2)Vector(int)
//给空的cector构造器用和带有一个特定初始化容量用的,并且又调用了另外一个带两个参数的构造器,并且给容量增长值(capacityIncrement=0)为0,查看vector中的变量可以发现capacityIncrement是一个成员变量
    public Vector(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, 0);
    }
3)Vector(intint)
//构建一个有特定的初始化容量和容量增长值的空的Vector,
    public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
        super();//调用父类的构造,是个空构造
        if (initialCapacity < 0)//小于0,会报非法参数异常
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        this.elementData = new Object[initialCapacity];//elementData是一个成员变量数组,初始化它,并给它初始化长度。默认就是10,除非自己给值。
        this.capacityIncrement = capacityIncrement;//capacityIncrement的意思是如果要扩增数组,每次增长该值,如果该值为0,那数组就变为两倍的原长度
    }
4)Vector(Collection<? extends E> c)
//将集合c变为Vector,返回Vector的迭代器。
    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);
    }

   2.2.2 核心方法--扩容

add()方法
//就是在vector中的末尾追加元素。但是看方法,synchronized,明白了为什么vector是线程安全的,因为在方法前面加了synchronized关键字,给该方法加锁了,哪个线程先调用它,其它线程就得等着
    public synchronized boolean add(E e) {
        modCount++;
//通过arrayList的源码分析经验,这个方法应该是在增加元素前,检查容量是否够用
        ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
        elementData[elementCount++] = e;
        return true;
    }
ensureCapacityHelper(int)
//这里注释解释,这个方法是异步(也就是能被多个线程同时访问)的,原因是为了让同步方法都能调用到这个检测容量的方法,比如add的同时,另一个线程调用了add的重载方法,那么两个都需要同时查询容量够不够,所以这个就不需要用synchronized修饰了。因为不会发生线程不安全的问题
    private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
//容量不够,就扩增,核心方法
            grow(minCapacity);
    }
grow(int) 扩容核心函数
//看一下这个方法,其实跟arrayList一样,唯一的不同就是在扩增数组的方式不一样,如果capacityIncrement不为0,那么增长的长度就是capacityIncrement,如果为0,那么扩增为2倍的原容量
    private void grow(int minCapacity) {
         // overflow-conscious code
     //将旧的容量赋值为数组长度
int oldCapacity = elementData.length;
     //如果容量增量系数>0那么设置新容量为oldCapacity+capacityIncrement,否则为oldCapacity + oldCapacity
int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ? capacityIncrement : oldCapacity);
     //如果新容量<数组实际所需容量,令newCapacity = minCapacity
if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity;
     //如果新容量大于数组最大扩容大小,如果当前所需容量>MAX_ARRAY_SIZE,那么新容量设为 Integer.MAX_VALUE,否则设为 MAX_ARRAY_SIZE if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }

  2.2.3 其他方法

如果你能看的懂ArrayList,这个就是在每个方法上比arrayList多了一个synchronized,其他都一样。这里就不再分析了!

二、Stack

    

   现在来看看Vector的子类Stack,学过数据结构都知道,这个就是栈的意思。那么该类就是跟栈的用法一样了

  通过查看他的方法,和查看api文档,很容易就能知道他的特性。就几个操作,出栈,入栈等,构造方法也是空的,用的还是数组,父类中的构造,跟父类一样的扩增方式,并且它的方法也是同步的,所以也是线程安全。

  

三、总结

  3.1 VectorStack

Vector
1)Vector线程安全是因为其中的方法都使用了synchronized
2)Vector的本质是一个数组,特点能是能够自动扩增,扩增的方式跟capacityIncrement的值有关
3)它也会fail-fast,还有一个fail-safe
Stack
1)对栈的一些操作,先进后出
2)底层也是用数组实现的,因为继承了Vector
3)也是线程安全的

  3.2 ArrayListLinkedList

arrayList底层是用数组实现的顺序表,是随机存取类型,可自动扩增,并且在初始化时,数组的长度是0,只有在增加元素时,长度才会增加。默认是10,不能无限扩增,有上限,在查询操作的时候性能更好

LinkedList底层是用链表来实现的,是一个双向链表,注意这里不是双向循环链表,顺序存取类型。在源码中,似乎没有元素个数的限制。应该能无限增加下去,直到内存满了在进行删除,增加操作时性能更好。

两个都是线程不安全的,在iterator时,会发生fail-fast。

  3.3 fail-fastfail-safe

简单的来说:在java.util下的集合都是发生fail-fast,而在java.util.concurrent下的发生的都是fail-safe。

  1)fail-fast

    快速失败,例如在arrayList中使用迭代器遍历时,有另外的线程对arrayList的存储数组进行了改变,比如add、delete、等使之发生了结构上的改变,

    所以Iterator就会快速报一个java.util.ConcurrentModificationException 异常(并发修改异常),这就是快速失败。

  2)fail-safe

    安全失败,在java.util.concurrent下的类,都是线程安全的类,他们在迭代的过程中,如果有线程进行结构的改变,不会报异常,而是正常遍历,这就是安全失败。

  3)为什么在java.util.concurrent包下对集合有结构的改变,却不会报异常?

    在concurrent下的集合类增加元素的时候使用Arrays.copyOf()来拷贝副本,在副本上增加元素,如果有其他线程在此改变了集合的结构,那也是在副本上的改变,而不是影响到原集合,

    迭代器还是照常遍历,遍历完之后,改变原引用指向副本,所以总的一句话就是如果在此包下的类进行增加删除,就会出现一个副本。所以能防止fail-fast,这种机制并不会出错,所以我们叫这种现象为fail-safe。   

  4)vector也是线程安全的,为什么是fail-fast呢?

    这里搞清楚一个问题,并不是说线程安全的集合就不会报fail-fast,而是报fail-safe,你得搞清楚前面所说答案的原理,出现fail-safe是因为他们在实现增删的底层机制不一样,就像上面说的,

    会有一个副本,而像arrayList、linekdList、verctor等,他们底层就是对着真正的引用进行操作,所以才会发生异常。

  5)既然是线程安全的,为什么在迭代的时候,还会有别的线程来改变其集合的结构呢(也就是对其删除和增加等操作)?

    首先,我们迭代的时候,根本就没用到集合中的删除、增加,查询的操作,就拿vector来说,我们都没有用那些加锁的方法,

    也就是方法锁放在那没人拿,在迭代的过程中,有人拿了那把锁,我们也没有办法,因为那把锁就放在那边。

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