Java 集合系列-第六篇-Vector詳細介紹

時間 2019-12-06

標籤 java 集合系列第六 vector 詳細介紹欄目 Java 简体版

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Vector介紹

Vector 是矢量隊列，它是JDK1.0版本添加的類。繼承於AbstractList，實現了List, RandomAccess, Cloneable這些接口。 Vector 繼承了AbstractList，實現了List；因此，它是一個隊列，支持相關的添加、刪除、修改、遍歷等功能。 Vector 實現了RandmoAccess接口，即提供了隨機訪問功能。RandmoAccess是java中用來被List實現，爲List提供快速訪問功能的。在Vector中，咱們便可以經過元素的序號快速獲取元素對象；這就是快速隨機訪問。 Vector 實現了Cloneable接口，即實現clone()函數。它能被克隆。java

和ArrayList不一樣，Vector中的操做是線程安全的。數組

Vector的構造函數

Vector共有4個構造函數
// 默認構造函數
Vector()

// capacity是Vector的默認容量大小。當因爲增長數據致使容量增長時，每次容量會增長一倍。
Vector(int capacity)

// capacity是Vector的默認容量大小，capacityIncrement是每次Vector容量增長時的增量值。
Vector(int capacity, int capacityIncrement)

// 建立一個包含collection的Vector
Vector(Collection<? extends E> collection)

Vector數據結構

java.lang.Object
   ↳     java.util.AbstractCollection<E>
         ↳     java.util.AbstractList<E>
               ↳     java.util.Vector<E>

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

Vector與Collection關係以下圖

Vector的數據結構和ArrayList差很少，它包含了3個成員變量：elementData , elementCount， capacityIncrement。安全

elementData 是"Object[]類型的數組"，它保存了添加到Vector中的元素。elementData是個動態數組，若是初始化Vector時，沒指定動態數組的>大小，則使用默認大小10。隨着Vector中元素的增長，Vector的容量也會動態增加，capacityIncrement是與容量增加相關的增加係數，具體的增加方式，請參考源碼分析中的ensureCapacity()函數。數據結構

elementCount 是動態數組的實際大小。app

capacityIncrement 是動態數組的增加係數。若是在建立Vector時，指定了capacityIncrement的大小；則，每次當Vector中動態數組容量增長時>，增長的大小都是capacityIncrement。dom

Vector源碼解析

package java.util;

public class Vector<E>
    extends AbstractList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
   
    // 保存Vector中數據的數組
    protected Object[] elementData;

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

    // 容量增加係數
    protected int capacityIncrement;

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

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

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

    // 指定Vector"容量大小"和"增加係數"的構造函數
    public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
        super();
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        // 新建一個數組，數組容量是initialCapacity
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
        // 設置容量增加係數
        this.capacityIncrement = capacityIncrement;
    }

    // 指定集合的Vector構造函數。
    public Vector(Collection<? extends E> c) {
        // 獲取「集合(c)」的數組，並將其賦值給elementData
        elementData = c.toArray();
        // 設置數組長度
        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的所有元素都拷貝到數組anArray中
    public synchronized void copyInto(Object[] anArray) {
        System.arraycopy(elementData, 0, anArray, 0, elementCount);
    }

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

    // 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所有元素，增長容量大小。
        // 若 容量增量係數>0(即capacityIncrement>0)，則將容量增大當capacityIncrement
        // 不然，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);
        }
    }

    // 肯定Vector的容量。
    public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) {
        // 將Vector的改變統計數+1
        modCount++;
        ensureCapacityHelper(minCapacity);
    }

    // 設置容量值爲 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爲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是否爲空
    public synchronized boolean isEmpty() {
        return elementCount == 0;
    }

    // 返回「Vector中所有元素對應的Enumeration」
    public Enumeration<E> elements() {
        // 經過匿名類實現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;
    }


    // 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；不然，返回-1
    public synchronized int indexOf(Object o, int index) {
        if (o == null) {
            // 若查找元素爲null，則正向找出null元素，並返回它對應的序號
            for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
            if (elementData[i]==null)
                return i;
        } else {
            // 若查找元素不爲null，則正向找出該元素，並返回它對應的序號
            for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
            if (o.equals(elementData[i]))
                return i;
        }
        return -1;
    }

    // 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」；不然，返回-1。
    public synchronized int lastIndexOf(Object o, int index) {
        if (index >= elementCount)
            throw new IndexOutOfBoundsException(index + " >= "+ elementCount);

        if (o == null) {
            // 若查找元素爲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 {
            // 若查找元素不爲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月結，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位置的元素值爲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; /* to let gc do its work */
    }

    // 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；不然，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中的所有元素
    public synchronized void removeAllElements() {
        modCount++;
        // 將Vector中的所有元素設爲null
        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();
            // 將當前Vector的所有元素拷貝到v中
            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，便可以將T設爲任意的數據類型
    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」所有拷貝到新數組中
        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的所有元素都拷貝到數組a中。
    System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, elementCount);

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

        return a;
    }

    // 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位置的值爲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();
    }

    // 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的所有元素拷貝到數組elementData中
        System.arraycopy(a, 0, elementData, elementCount, numNew);
        elementCount += numNew;
        return numNew != 0;
    }

    // 刪除集合c的所有元素
    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();
    }
}

Vector其實是經過一個數組去保存數據的。當咱們構造Vecotr時；若使用默認構造函數，則Vector的默認容量大小是10。函數

當Vector容量不足以容納所有元素時，Vector的容量會增長。若容量增長係數 >0，則將容量的值增長「容量增長係數」；不然，將容量大小增長一倍。源碼分析

Vector的克隆函數，便是將所有元素克隆到一個數組中。測試

Vector遍歷方式

Vector支持4種遍歷方式。建議使用下面的第二種去遍歷Vector，由於效率問題。this

第一種隨機訪問，經過索引值去遍歷。

因爲Vector實現了RandomAccess接口，它支持經過索引值去隨機訪問元素。

Integer value = null;
int size = vec.size();
for (int i=0; i<size; i++) {
    value = (Integer)vec.get(i);        
}

第二種 for循環

Integer value = null;
for (Integer integ:vec) {
    value = integ;
}

第三種迭代器模式

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Vector vector = new Vector();
        vector.add(10);
        for (Iterator iterator=vector.iterator();iterator.hasNext();){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

遍歷Vector，使用索引的隨機訪問方式最快，使用迭代器最慢。

Vector示例

import java.util.Vector;
import java.util.List;
import java.util.Iterator;
import java.util.Enumeration;

/**
 * @desc Vector測試函數：遍歷Vector和經常使用API 
 *
 * @author skywang
 */
public class VectorTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 新建Vector
        Vector vec = new Vector();
            
        // 添加元素
        vec.add("1");
        vec.add("2");
        vec.add("3");
        vec.add("4");
        vec.add("5");

        // 設置第一個元素爲100
        vec.set(0, "100");
        // 將「500」插入到第3個位置
        vec.add(2, "300");
        System.out.println("vec:"+vec);

        // (順序查找)獲取100的索引
        System.out.println("vec.indexOf(100):"+vec.indexOf("100"));
        // (倒序查找)獲取100的索引
        System.out.println("vec.lastIndexOf(100):"+vec.lastIndexOf("100"));
        // 獲取第一個元素
        System.out.println("vec.firstElement():"+vec.firstElement());
        // 獲取第3個元素
        System.out.println("vec.elementAt(2):"+vec.elementAt(2));
        // 獲取最後一個元素
        System.out.println("vec.lastElement():"+vec.lastElement());

        // 獲取Vector的大小
        System.out.println("size:"+vec.size());
        // 獲取Vector的總的容量
        System.out.println("capacity:"+vec.capacity());

        // 獲取vector的「第2」到「第4」個元素
        System.out.println("vec 2 to 4:"+vec.subList(1, 4));

        // 經過Enumeration遍歷Vector
        Enumeration enu = vec.elements();
        while(enu.hasMoreElements())
            System.out.println("nextElement():"+enu.nextElement());
            
        Vector retainVec = new Vector();
        retainVec.add("100");
        retainVec.add("300");
        // 獲取「vec」中包含在「retainVec中的元素」的集合
        System.out.println("vec.retain():"+vec.retainAll(retainVec));
        System.out.println("vec:"+vec);
            
        // 獲取vec對應的String數組
        String[] arr = (String[]) vec.toArray(new String[0]);
        for (String str:arr)
            System.out.println("str:"+str);

        // 清空Vector。clear()和removeAllElements()同樣！
        vec.clear();
//        vec.removeAllElements();

        // 判斷Vector是否爲空
        System.out.println("vec.isEmpty():"+vec.isEmpty());
    }   
}

運行結果

vec:[100, 2, 300, 3, 4, 5]
vec.indexOf(100):0
vec.lastIndexOf(100):0
vec.firstElement():100
vec.elementAt(2):300
vec.lastElement():5
size:6
capacity:10
vec 2 to 4:[2, 300, 3]
nextElement():100
nextElement():2
nextElement():300
nextElement():3
nextElement():4
nextElement():5
vec.retain():true
vec:[100, 300]
str:100
str:300
vec.isEmpty():true