java集合【9】—— Vector接口源码超级详细解析

[TOC]

1.Vector介绍

Vector和前面说的ArrayList很是类似,这里说的也是1.8版本,它是一个队列,但是本质上底层也是数组实现的。同样继承AbstractList,实现了List,RandomAcess,Cloneable, java.io.Serializable接口。具有以下特点:

  • 提供随机访问的功能:实现RandomAcess接口,这个接口主要是为List提供快速访问的功能,也就是通过元素的索引,可以快速访问到。
  • 可克隆:实现了Cloneable接口
  • 是一个支持新增,删除,修改,查询,遍历等功能。
  • 可序列化和反序列化
  • 容量不够,可以触发自动扩容
  • *最大的特点是:线程安全的,相当于线程安全的ArrayList

定义源码如下:

public class Vector<E>
    extends AbstractList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{

    }

2. 成员变量

底层是数组,增加元素,数组空间不够的时候,需要扩容。

  • elementData:真正保存数据的数组
  • elementCount:实际元素个数
  • capacityIncrement:容量增加系数,就是扩容的时候增加的容量
  • serialVersionUID:序列化id
    // 真正保存数据的数组
    protected Object[] elementData;

    // 元素个数
    protected int elementCount;

    //容量增加系数
    protected int capacityIncrement;
    // 序列化id
    private static final long serialVersionUID = -2767605614048989439L;

3. 构造函数

Vector一共有四个构造函数:

  • 指定容量和增长系数
  • 指定容量
  • 不指定,使用默认容量值10
  • 指定集合初始化

1.指定容量和增长系数构造函数

    public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
        super();
        // 非法判断
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        // 初始化数组
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
        // 指定增长系数
        this.capacityIncrement = capacityIncrement;
    }

2.指定初始化容量,增长系数默认为0

    public Vector(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, 0);
    }

3.什么都不指定,默认给的容量是10:

    public Vector() {
        this(10);
    }

4.指定集合初始化:

    public Vector(Collection<? extends E> c) {
        // 转换成为数组
        Object[] a = c.toArray();
        // 大小为数组的大小
        elementCount = a.length;
        // 如果是ArrayList,则直接复制
        if (c.getClass() == ArrayList.class) {
            elementData = a;
        } else {
            // 否则需要进行拷贝
            elementData = Arrays.copyOf(a, elementCount, Object[].class);
        }
    }

4. 常用方法

4.1 增加

增加元素,默认是在最后添加,如果容量不够的时候会触发扩容机制。

    public synchronized void addElement(E obj) {
        // 修改次数增加
        modCount++;
        // 确保容量足够(如果需要,里面会有扩容,复制操作)
        ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
        // 将新元素放在最后一个元素,个数增加
        elementData[elementCount++] = obj;
    }

那么它是如何确保容量的呢?
可以看到ensureCapacityHelper()里面判断增加后的元素个数是否大于现在数组的长度,如果不满足,就需要扩容。调用grow()函数扩容。

    private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
    // 扩容,传入的是需要最小的容量
    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        // 以前的容量
        int oldCapacity = elementData.length;
        // 现在的容量,是以前的容量加上扩展系数,如果扩展系数小于等于0,那么,就是以前的容量的两倍
        int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                         capacityIncrement : oldCapacity);
        // 如果新的容量大于最小需要容量,就满足了
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        // 如果新的容量比最大的容量还要大(虚拟机的数组大小是有最大值的)
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            // 需要处理把最大的容量降低一些
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // 拷贝数据
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

在指定的索引index,插入数据,实际上调用的是insertElementAt(element, index).

    public void add(int index, E element) {
        insertElementAt(element, index);
    }
    // 调用插入元素的函数
    public synchronized void insertElementAt(E obj, int index) {
        // 修改次数增加
        modCount++;
        // 判断索引是否非法
        if (index > elementCount) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index
                                                     + " > " + elementCount);
        }
        // 确保容量足够
        ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
        // 拷贝数据,将后面的元素,往后移动一位
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, elementCount - index);
        // 将实际的数据插入
        elementData[index] = obj;
        // 个数增加
        elementCount++;
    }    

将一个集合所有元素添加进去:

    public synchronized boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        // 修改次数增加
        modCount++;
        // 转成数组
        Object[] a = c.toArray();
        // 数组的长度
        int numNew = a.length;
        // 确保容量足够
        ensureCapacityHelper(elementCount + numNew);
        // 拷贝
        System.arraycopy(a, 0, elementData, elementCount, numNew);
        // 更新个数
        elementCount += numNew;
        // 返回添加的数组是不是有数据
        return numNew != 0;
    }

指定index,插入一个集合,和前面不一样的地方在于复制之前,需要计算往后面移动多少位,不是用for循环去插入,而是一次性移动和写入。

    public synchronized boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        // 修改次数增加
        modCount++;
        // 合法判断
        if (index < 0 || index > elementCount)
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
        // 转换数组
        Object[] a = c.toArray();
        // 插入数组长度
        int numNew = a.length;
        // 确保数组的长度是否合法
        ensureCapacityHelper(elementCount + numNew);
        // 移动的步长计算
        int numMoved = elementCount - index;
        if (numMoved > 0)
            // 移动后面的元素,腾出位置给插入的元素
            System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
                             numMoved);
        // 插入元素
        System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
        // 更新个数
        elementCount += numNew;
        // 插入元素个数是否为0
        return numNew != 0;
    }

4.2 删除

删除指定元素

    public boolean remove(Object o) {
        return removeElement(o);
    }

    // 实际调用的是removeElement()
    public synchronized boolean removeElement(Object obj) {
        // 修改次数增加
        modCount++;
        // 获取第一个满足条件的元素缩影
        int i = indexOf(obj);
        // 索引如果满足条件
        if (i >= 0) {
            // 将索引为i的元素从数组中移除
            removeElementAt(i);
            return true;
        }
        return false;
    }
    // 操作数组删除元素
    public synchronized void removeElementAt(int index) {
        // 修改次数增加
        modCount++;
        // 是否合法
        if (index >= elementCount) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
                                                     elementCount);
        }
        else if (index < 0) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
        }
        // index后面的元素个数
        int j = elementCount - index - 1;
        if (j > 0) {
            // 往前面移动一位(复制,覆盖)
            System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j);
        }
        // 更新个数
        elementCount--;
        // 原来最后一个元素的位置置空
        elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */
    }

按照索引删除元素:

    public synchronized E remove(int index) {
        // 修改次数增加
        modCount++;
        // 合法性判断
        if (index >= elementCount)
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
        // 保存原来的数据
        E oldValue = elementData(index);
        // 移动的个数
        int numMoved = elementCount - index - 1;
        // 如果移动个数大于0
        if (numMoved > 0)
            // 后面的元素往前面移动一位,赋值,覆盖
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        // 最后一个元素置空
        elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work
        // 返回旧的元素
        return oldValue;
    }

4.3 修改

下面两个set函数都是,修改索引为index的元素,区别就是一个会返回旧的元素,一个不会返回旧的元素。

    public synchronized E set(int index, E element) {
        // 合法性判断
        if (index >= elementCount)
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
        // 取出旧的元素
        E oldValue = elementData(index);
        // 更新
        elementData[index] = element;
        // 返回旧的元素
        return oldValue;
    }
    public synchronized void setElementAt(E obj, int index) {
        // 合法哦性判断
        if (index >= elementCount) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
                                                     elementCount);
        }
        // 直接更新
        elementData[index] = obj;
    }

4.4 查询

    public synchronized E get(int index) {
        // 合法判断
        if (index >= elementCount)
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
        // 返回数组的元素
        return elementData(index);
    }

获取第一个元素:

    public synchronized E firstElement() {
        if (elementCount == 0) {
            throw new NoSuchElementException();
        }
        return elementData(0);
    }

获取最后一个元素:

    public synchronized E lastElement() {
        if (elementCount == 0) {
            throw new NoSuchElementException();
        }
        return elementData(elementCount - 1);
    }
    E elementData(int index) {
        return (E) elementData[index];
    }

4.5 其他常用函数

将元素拷贝进数组中:

   public synchronized void copyInto(Object[] anArray) {
       System.arraycopy(elementData, 0, anArray, 0, elementCount);
   }

手动缩容,其实就是将里面的数组复制到一个更小的数组,更新数组引用即可。

   public synchronized void trimToSize() {
       // 修改次数增加
       modCount++;
       // 获取数组的长度
       int oldCapacity = elementData.length;
       // 数组长度大于真实的容量,说明有可以缩容的空间
       if (elementCount < oldCapacity) {
           // 复制到新的数组
           elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
       }
   }

保证容量的函数,其实相当于手动扩容,参数是所需要的最小的容量,里面调用的ensureCapacityHelper()在上面add()函数解析的时候已经说过了,不再解析。

   public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) {
       if (minCapacity > 0) {
           modCount++;
           ensureCapacityHelper(minCapacity);
       }
   }

手动将元素个数设置为newSize,分为两种情况,一种是新的size比现在的size还要大,就是想到那个于指定容量扩容。另外一种是相当于缩容,但是这个缩容比较特殊,总的容量实际上没有变化,只是将里面多余的元素置为null。

   public synchronized void setSize(int newSize) {
       modCount++;
       if (newSize > elementCount) {
           // 扩容
           ensureCapacityHelper(newSize);
       } else {
           for (int i = newSize ; i < elementCount ; i++) {
               // 将超出个数的元素设置为null
               elementData[i] = null;
           }
       }
       elementCount = newSize;
   }

获取容量:

    public synchronized int capacity() {
        return elementData.length;
    }

获取里面真实的元素个数:

    public synchronized int size() {
        return elementCount;
    }

容器是不是为空:

    public synchronized boolean isEmpty() {
        return elementCount == 0;
    }

返回枚举类型的元素迭代器,这是一个有意思的方法,相当于用枚举包装了当前的元素,Enumeration是一个接口,这个接口有两个方法,一个是hasMoreElements(),表示是否有下一个元素。一个是nextElement(),获取下一个元素。

    public Enumeration<E> elements() {
        return new Enumeration<E>() {
            int count = 0;
            // 重写方法,是否有下一个元素
            public boolean hasMoreElements() {
                return count < elementCount;
            }

            public E nextElement() {
                // 同步
                synchronized (Vector.this) {
                    if (count < elementCount) {
                        // 返回下一个元素
                        return elementData(count++);
                    }
                }
                throw new NoSuchElementException("Vector Enumeration");
            }
        };
    }

是否包含某一个元素,其实里面是获取对象的索引,如果索引大于等于0,证明元素在里面,否则元素不在里面。

    public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o, 0) >= 0;
    }

返回元素的索引,分为两种情况,一种是元素是null的情况,不能使用equals()方法,另一种是非null,可以直接使用equals()方法。

    public int indexOf(Object o) {
        return indexOf(o, 0);
    }
    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;
    }

获取元素最后出现的索引位置,和前面一个不一样的是,这个需要从最后一个元素往前面查找

    public synchronized int lastIndexOf(Object o) {
        return lastIndexOf(o, elementCount-1);
    }
    public synchronized int lastIndexOf(Object o, int index) {
        if (index >= elementCount)
            throw new IndexOutOfBoundsException(index + " >= "+ elementCount);

        if (o == null) {
            for (int i = index; i >= 0; i--)
                if (elementData[i]==null)
                    return i;
        } else {
            for (int i = index; i >= 0; i--)
                if (o.equals(elementData[i]))
                    return i;
        }
        return -1;
    }

拷贝元素,数组里面的元素其实拷贝的只是引用,如果修改新的Vector里面的对象的属性,旧的也会被修改。

    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);
        }
    }

比如:

class Student {

    public  int age;

    public String name;


    public Student(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Vector<Student> vector1 = new Vector<>();
        vector1.add(new Student(1,"sam"));

        Vector<Student> vector2 = (Vector<Student>) vector1.clone();
        vector2.get(0).name = "change name";
        System.out.println(vector2);
        System.out.println(vector1);
    }

输出结果如下,可以看出其实两个集合里面的Student还是同一个对象。

[Student{age=1, name='change name', score=0}]
[Student{age=1, name='change name', score=0}]

将元素转换成为数组,原理也是一样,都是浅拷贝,拷贝的都是元素对象的引用。

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

指定数组类型的拷贝:

    public synchronized <T> T[] toArray(T[] a) {
        if (a.length < elementCount)
            return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, elementCount, a.getClass());

        System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, elementCount);

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

        return a;
    }

截取出某一段的元素集合,调用的是父类的方法

    public synchronized List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
        return Collections.synchronizedList(super.subList(fromIndex, toIndex),
                                            this);
    }

移除某一段索引的元素,我们可以看到首先是将后面的元素往前面移动,覆盖掉前面的元素,然后将后面的元素坑位赋值为null。

    protected synchronized void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
        modCount++;
        int numMoved = elementCount - toIndex;
        // 复制到前面一段,将被移除的那一段覆盖,相当于后面元素整体前移
        System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
                         numMoved);

        // Let gc do its work
        int newElementCount = elementCount - (toIndex-fromIndex);
        // 后面的坑位赋值为null
        while (elementCount != newElementCount)
            elementData[--elementCount] = null;
    }

获取指定位置的迭代器:
VectorArrayList基本差不多,都是定义了三个迭代器:

  • Itr:实现接口Iterator,有简单的功能:判断是否有下一个元素,获取下一个元素,删除,遍历剩下的元素
  • ListItr:继承Itr,实现ListIterator,在Itr的基础上有了更加丰富的功能。
  • VectorSpliterator:可以分割的迭代器,主要是为了分割以适应并行处理。和ArrayList里面的ArrayListSpliterator类似。
    // 返回指定index位置的ListIterator
    public synchronized ListIterator<E> listIterator(int index) {
        if (index < 0 || index > elementCount)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
        return new ListItr(index);
    }
    // 返回开始位置的ListIterator
    public synchronized ListIterator<E> listIterator() {
        return new ListItr(0);
    }
    // 返回Itr
    public synchronized Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }
    // 返回VectorSpliterator
    public Spliterator<E> spliterator() {
        return new VectorSpliterator<>(this, null, 0, -1, 0);
    }

4.6 Lambda表达式相关的方法

  • forEach:遍历处理
  • removeIf:按照条件移除元素
  • replaceAll:移除元素
  • sort:排序

基本都是将行为当成参数传递到函数中进行处理,里面值得一提的是removeIf(),里面是将过滤器传递进去,在里面我们可以看到使用了BitSet,这个东西来保存了需要移除的元素的下标,统计完成之后,后面再取出来进行移除操作。那么这个BitSet是什么呢???🤔🤔🤔🤔

一个Bitset类创建一种特殊类型的数组来保存位值。BitSet中数组大小会随需要增加。这和位向量(vector of bits)比较类似。
这是一个传统的类,但它在Java 2中被完全重新设计。

这样一看其实就是一个保存位值的类,可以设置为true,也可以取出来,这样就比较符合现在的场景,先遍历一次,把需要移除的元素用BitSet标记一下,然后再次遍历的时候,就复制元素,将这些坑位覆盖掉,就可以了。

   @Override
   public synchronized void forEach(Consumer<? super E> action) {
       Objects.requireNonNull(action);
       final int expectedModCount = modCount;
       @SuppressWarnings("unchecked")
       final E[] elementData = (E[]) this.elementData;
       final int elementCount = this.elementCount;
       for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < elementCount; i++) {
           // 对每一个元素进行处理
           action.accept(elementData[i]);
       }
       if (modCount != expectedModCount) {
           throw new ConcurrentModificationException();
       }
   }

   @Override
   @SuppressWarnings("unchecked")
   public synchronized boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
       Objects.requireNonNull(filter);
       // figure out which elements are to be removed
       // any exception thrown from the filter predicate at this stage
       // will leave the collection unmodified
       int removeCount = 0;
       final int size = elementCount;
       // 按照当前的大小创建一个位值保存BitSet
       final BitSet removeSet = new BitSet(size);
       final int expectedModCount = modCount;
       for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
           @SuppressWarnings("unchecked")
           final E element = (E) elementData[i];
           // 如果符合条件
           if (filter.test(element)) {
               // 将指定索引处的位设置为 true。
               removeSet.set(i);
               // 计算需要移除的个数
               removeCount++;
           }
       }
       if (modCount != expectedModCount) {
           throw new ConcurrentModificationException();
       }

       // shift surviving elements left over the spaces left by removed elements
       final boolean anyToRemove = removeCount > 0;
       if (anyToRemove) {
           // 移除后的大小
           final int newSize = size - removeCount;
           for (int i=0, j=0; (i < size) && (j < newSize); i++, j++) {
               // 返回第一个设置为 false 的位的索引,这发生在指定的起始索引或之后的索引上。
               i = removeSet.nextClearBit(i);
               // 元素前移操作,覆盖被移除的元素的位置
               elementData[j] = elementData[i];
           }
           // 将后面的元素坑位置为null
           for (int k=newSize; k < size; k++) {
               elementData[k] = null;  // Let gc do its work
           }
           elementCount = newSize;
           if (modCount != expectedModCount) {
               throw new ConcurrentModificationException();
           }
           modCount++;
       }

       return anyToRemove;
   }

   @Override
   @SuppressWarnings("unchecked")
   public synchronized void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
       Objects.requireNonNull(operator);
       final int expectedModCount = modCount;
       final int size = elementCount;
       for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
           // operator是操作,意思是将改操作应用于里面的每一个元素
           elementData[i] = operator.apply((E) elementData[i]);
       }
       if (modCount != expectedModCount) {
           throw new ConcurrentModificationException();
       }
       modCount++;
   }

   @SuppressWarnings("unchecked")
   @Override
   public synchronized void sort(Comparator<? super E> c) {
       final int expectedModCount = modCount;
       // 底层其实就是调用了数组的排序方法,将比较器c传递进去
       Arrays.sort((E[]) elementData, 0, elementCount, c);
       if (modCount != expectedModCount) {
           throw new ConcurrentModificationException();
       }
       modCount++;
   }

4.7 如何遍历元素

遍历方法有一下几种:值得一说的是使用迭代器和使用枚举迭代器进行遍历。

        Vector<String> myVector = new Vector<>();
        
        // 第一种
        for(String item:myVector){
            System.out.println(item);
        }
        // 第二种
        myVector.forEach(item-> System.out.println(item));
        myVector.stream().forEach(new Consumer<String>() {
            @Override
            public void accept(String s) {
                System.out.println(s);
            }
        });
        
        // 第三种
        for(int index = 0;index<myVector.size();index++){
            System.out.println(myVector.get(index));
        }
        
        // 第四种
        Iterator<String> iterator = myVector.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println((String)iterator.next());
        }
        
        // 第五种
        Enumeration<String> enumeration = myVector.elements();
        while(enumeration.hasMoreElements()){
            System.out.println(enumeration.nextElement().toString());
        }

5.序列化和反序列化

其实我们可以看到它的元素集合没有用transient来修饰,和ArrayList有所不同。

    protected Object[] elementData;

但是它也重写了序列化的readObject()writeObject()两个方法。和ArrayList不同的是,序列化的时候将所有的数组里面的元素都序列化了,更加占用空间。
序列化的时候会序列化三个东西:

  • capacityIncrement:扩容增长系数
  • elementCount:元素个数
  • elementData: 数组元素
    private void readObject(ObjectInputStream in)
            throws IOException, ClassNotFoundException {
        ObjectInputStream.GetField gfields = in.readFields();
        int count = gfields.get("elementCount", 0);
        Object[] data = (Object[])gfields.get("elementData", null);
        if (count < 0 || data == null || count > data.length) {
            throw new StreamCorruptedException("Inconsistent vector internals");
        }
        elementCount = count;
        elementData = data.clone();
    }
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
            throws java.io.IOException {
        final java.io.ObjectOutputStream.PutField fields = s.putFields();
        final Object[] data;
        synchronized (this) {
            // 增长系数
            fields.put("capacityIncrement", capacityIncrement);
            // 个数
            fields.put("elementCount", elementCount);
            // 数组
            data = elementData.clone();
        }
        fields.put("elementData", data);
        s.writeFields();
    }

6.迭代器

VectorArrayList基本差不多,都是定义了三个迭代器:

  • Itr:实现接口Iterator,有简单的功能:判断是否有下一个元素,获取下一个元素,删除,遍历剩下的元素
  • ListItr:继承Itr,实现ListIterator,在Itr的基础上有了更加丰富的功能。
  • VectorSpliterator:可以分割的迭代器,主要是为了分割以适应并行处理。和ArrayList里面的ArrayListSpliterator类似。

6.1 Itr

Itr这是一个比较初级的迭代器,实现了Iterator接口,有判断是否有下一个元素,访问下一个元素,删除元素的方法以及遍历对每一个元素处理的方法。
里面有两个比较重要的属性:

  • cursor:下一个即将访问的元素下标
  • lastRet:上一个返回的元素下标,初始化为-1

两个重要的方法:

  • next():获取下一个元素
  • remove():移除当前元素,需要在next()方法调用之后,才能调用,要不会报错。

ArrayList里面定义的基本差不多,除了这里面其实加上同步,因为要做到线程安全。

    private class Itr implements Iterator<E> {
        // 下一个即将返回的元素index
        int cursor;       
        // 上一个返回的index,-1则表示没有
        int lastRet = -1; 
        int expectedModCount = modCount;

        // 是否还有下一个元素
        public boolean hasNext() {
            return cursor != elementCount;
        }

        // 获取下一个返回的元素
        public E next() {
            // 同步
            synchronized (Vector.this) {
                checkForComodification();
                // 由于cursor本身就是下一个元素的下标,所以这个值直接取到,返回就可以,用i保存一下
                int i = cursor;
                if (i >= elementCount)
                    throw new NoSuchElementException();
                // 下一个返回的index更新
                cursor = i + 1;
                // 返回i位置的值,更新lastRet位置
                return elementData(lastRet = i);
            }
        }

        // 移除元素
        public void remove() {
            if (lastRet == -1)
                throw new IllegalStateException();
            // 同步
            synchronized (Vector.this) {
                checkForComodification();
                // 调用Vector的移除方法
                Vector.this.remove(lastet);
                expectedModCount = modCount;
            }
            // 删除了当前的元素,相当于迭代器倒退了一步
            cursor = lastRet;
            // 上次返回的元素下标更新为-1,因为移除了
            lastRet = -1;
        }

        // 遍历处理剩下的元素
        @Override
        public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
            Objects.requireNonNull(action);
            synchronized (Vector.this) {
                final int size = elementCount;
                int i = cursor;
                if (i >= size) {
                    return;
                }
        @SuppressWarnings("unchecked")
                final E[] elementData = (E[]) Vector.this.elementData;
                if (i >= elementData.length) {
                    throw new ConcurrentModificationException();
                }
                // 对剩下的元素挨个处理
                while (i != size && modCount == expectedModCount) {
                    action.accept(elementData[i++]);
                }
                // update once at end of iteration to reduce heap write traffic
                cursor = i;
                lastRet = i - 1;
                checkForComodification();
            }
        }
        // 检查是否被修改
        final void checkForComodification() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

6.2 ListItr

拓展了Itr的功能,多了几个方法。
主要增加的功能有:

  • 根据index获取该位置的迭代器
  • 判断是否有前面的元素
  • 获取下一个返回元素的下标
  • 获取上一个返回元素的下面
  • 获取上一个元素
  • 更新元素
  • 增加元素

基本和ArrayList的也一样,也就修改的方法上加上了synchronized关键字进行同步。

    final class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
        ListItr(int index) {
            super();
            cursor = index;
        }
        // 是否有上一个元素
        public boolean hasPrevious() {
            return cursor != 0;
        }
        // 下一个元素下标
        public int nextIndex() {
            return cursor;
        }
        // 上一个元素下标
        public int previousIndex() {
            return cursor - 1;
        }

        // 获取上一个元素
        public E previous() {
            // 同步
            synchronized (Vector.this) {
                checkForComodification();
                int i = cursor - 1;
                if (i < 0)
                    throw new NoSuchElementException();
                // 倒退了一步,所以cursor相当于减1
                cursor = i;
                // 更新上一个元素index
                return elementData(lastRet = i);
            }
        }

        // 更新元素
        public void set(E e) {
            if (lastRet == -1)
                throw new IllegalStateException();
            synchronized (Vector.this) {
                checkForComodification();
                Vector.this.set(lastRet, e);
            }
        }

        // 插入元素
        public void add(E e) {
            int i = cursor;
            synchronized (Vector.this) {
                checkForComodification();
                Vector.this.add(i, e);
                expectedModCount = modCount;
            }
            // 插入元素之后,下一个元素的下标相当加1,因为它们相当于后移了
            cursor = i + 1;
            lastRet = -1;
        }
    }

6.3 VectorSpliterator

直接看源码,这是一个用来适应多线程并行迭代的迭代器,可以将集合分成多端,进行处理,每一个线程执行一段,那么就不会相互干扰,它可以做到线程安全。

对标ArrayListSpliterator,里面的实现基本一样。

    static final class VectorSpliterator<E> implements Spliterator<E> {
        private final Vector<E> list;
        private Object[] array;
        // 当前位置
        private int index;
        // 结束位置,-1表示最后一个元素
        private int fence; // -1 until used; then one past last index
        private int expectedModCount; // initialized when fence set

        /** Create new spliterator covering the given  range */
        VectorSpliterator(Vector<E> list, Object[] array, int origin, int fence,
                          int expectedModCount) {
            this.list = list;
            this.array = array;
            this.index = origin;
            this.fence = fence;
            this.expectedModCount = expectedModCount;
        }

        private int getFence() { // initialize on first use
            int hi;
            if ((hi = fence) < 0) {
                synchronized(list) {
                    array = list.elementData;
                    expectedModCount = list.modCount;
                    hi = fence = list.elementCount;
                }
            }
            return hi;
        }
        // 分割,每调用一次,将原来的迭代器等分为两份,并返回索引靠前的那一个子迭代器。
        public Spliterator<E> trySplit() {
            int hi = getFence(), lo = index, mid = (lo + hi) >>> 1;
            return (lo >= mid) ? null :
                new VectorSpliterator<E>(list, array, lo, index = mid,
                                         expectedModCount);
        }
        // 返回true时,表示可能还有元素未处理
        // 返回falsa时,没有剩余元素处理了
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public boolean tryAdvance(Consumer<? super E> action) {
            int i;
            if (action == null)
                throw new NullPointerException();
            if (getFence() > (i = index)) {
                index = i + 1;
                action.accept((E)array[i]);
                if (list.modCount != expectedModCount)
                    throw new ConcurrentModificationException();
                return true;
            }
            return false;
        }
        // 遍历处理剩下的元素
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
            int i, hi; // hoist accesses and checks from loop
            Vector<E> lst; Object[] a;
            if (action == null)
                throw new NullPointerException();
            if ((lst = list) != null) {
                if ((hi = fence) < 0) {
                    synchronized(lst) {
                        expectedModCount = lst.modCount;
                        a = array = lst.elementData;
                        hi = fence = lst.elementCount;
                    }
                }
                else
                    a = array;
                if (a != null && (i = index) >= 0 && (index = hi) <= a.length) {
                    while (i < hi)
                        action.accept((E) a[i++]);
                    if (lst.modCount == expectedModCount)
                        return;
                }
            }
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
        // 估算大小
        public long estimateSize() {
            return (long) (getFence() - index);
        }
        // 返回特征值
        public int characteristics() {
            return Spliterator.ORDERED | Spliterator.SIZED | Spliterator.SUBSIZED;
        }
    }

几个迭代器,各有各自的功能,我们按需使用即可🌝🌝🌝

7. 小结一下

Vector的思路和ArrayList基本是相同的,底层是数组保存元素,Vector 默认的容量是10,有一个增量系数,如果指定,那么每次都会增加一个系数的大小,否则就扩大一倍。

扩容的时候,其实就是数组的复制,其实还是比较耗时间的,所以,我们使用的时候应该尽量避免比较消耗时间的扩容操作。

和ArrayList最大的不同,是它是线程安全的,几乎每一个方法都加上了Synchronize关键字,所以它的效率相对也比较低一点。
ArrayList如果需要线程安全,可以使用List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));这个方法。

【作者简介】
秦怀,公众号【秦怀杂货店】作者,技术之路不在一时,山高水长,纵使缓慢,驰而不息。这个世界希望一切都很快,更快,但是我希望自己能走好每一步,写好每一篇文章,期待和你们一起交流。

此文章仅代表自己(本菜鸟)学习积累记录,或者学习笔记,如有侵权,请联系作者核实删除。人无完人,文章也一样,文笔稚嫩,在下不才,勿喷,如果有错误之处,还望指出,感激不尽~

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