Java中集合框架必备：详解Vector类！

心已赠人 2024-02-20 08:50 53阅读 0赞

今天我要给大家分享一些自己日常学习到的一些知识点，并以文字的形式跟大家一起交流，互相学习，一个人虽可以走的更快，但一群人可以走的更远。

我是一名后端开发爱好者，工作日常接触到最多的就是Java语言啦，所以我都尽量抽业余时间把自己所学到所会的，通过文章的形式进行输出，希望以这种方式帮助到更多的初学者或者想入门的小伙伴们，同时也能对自己的技术进行沉淀，加以复盘，查缺补漏。

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如下是Java集合体系架构图，近期几期内容都是围绕该体系进行知识讲解，以便于同学们学习Java集合篇知识能够系统化而不零散。

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## 前言 ##

在Java开发中，我们经常需要处理一些集合类型的数据，如列表、数组等。而其中一个比较常用的集合类型就是Vector。`Vector`是一种动态数组，能够存储任意类型对象，具有较好的可扩展性。

## 摘要 ##

本文将详细介绍Java中的`Vector`类，包括其定义、使用、优缺点等方面。通过本文的阅读，读者可以深入了解Vector的底层实现和常用方法，同时掌握`Vector`在实际开发中的应用场景和注意事项。

## Vector类 ##

### 简介 ###

Vector类是Java中提供的一个动态数组容器，在Java 1.0版本中就已经存在，属于`Java Collection Framework`的一部分。与数组相比，Vector能够动态调整容量，可以自动扩容，同时提供了一些常用的操作方法，例如添加元素、删除元素、修改元素、查找元素等。

Vector的底层实现是基于Object数组的，每次增加元素时都会检查当前容量是否足够，如果不够则会自动扩容，同时将原数组中的元素复制到新数组中。Vector类的主要特点如下：

*  线程安全，支持多线程并发访问；
 *  可以存储任意类型对象，包括null；
 *  可以自动扩容，增量为当前容量的一半；
 *  提供了一些常用的操作方法，如添加、删除、修改、查找等。

### 源代码解析 ###

以下是Vector类的主要源代码：

java

复制代码

`public class Vector<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable { protected Object[] elementData; protected int elementCount; protected int capacityIncrement; //构造函数 public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) { super(); if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); this.elementData = new Object[initialCapacity]; this.capacityIncrement = capacityIncrement; } //添加元素 public synchronized boolean add(E e) { modCount++; ensureCapacityInternal(elementCount + 1); elementData[elementCount++] = e; return true; } //获取元素 public synchronized E get(int index) { if (index >= elementCount) throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); return elementData(index); } //删除元素 public synchronized E remove(int index) { modCount++; if (index >= elementCount) throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); E oldValue = elementData(index); int numMoved = elementCount - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--elementCount] = null; return oldValue; } //修改元素 public synchronized E set(int index, E element) { if (index >= elementCount) throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); E oldValue = elementData(index); elementData[index] = element; return oldValue; } //获取元素个数 public synchronized int size() { return elementCount; } //判断是否包含元素 public synchronized boolean contains(Object o) { return indexOf(o) >= 0; } //查找元素位置 public synchronized int indexOf(Object o) { if (o == null) { for (int i = 0; i < elementCount; i++) if (elementData[i]==null) return i; } else { for (int i = 0; i < elementCount; i++) if (o.equals(elementData[i])) return i; } return -1; } //扩容 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) { minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } ensureExplicitCapacity(minCapacity); } private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); } //自动扩容 private void grow(int minCapacity) { 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); } }`

Vector类继承于`AbstractList`类，并实现了`List、RandomAccess、Cloneable`和`Serializable`接口。其中，`elementData`是存储元素的底层数据结构，而elementCount表示当前已经存储的元素数量。

Vector提供了一些常用的方法，例如`add()`、`get()`、`remove()`、`set()`等。其中，add()方法用于添加元素，如果当前容量不够，则会自动扩容；`get()`方法用于获取指定位置的元素；`remove()`方法用于删除指定位置的元素；`set()`方法用于修改指定位置的元素。

为了保证线程安全性，Vector采用了`synchronized`关键字对部分方法进行同步，例如add()、`get()`、`remove()`、set()等。同时，Vector还提供了一些同步方法，例如`synchronizedAdd()`、`synchronizedGet()`、`synchronizedRemove()`、`synchronizedSet()`等，用于在多线程并发环境下进行操作。

如下是部分源码截图：

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### 应用场景案例 ###

Vector在实际开发中有着广泛的应用场景，例如：

*  网络编程中的数据传输：Vector可以很方便地存储网络传输中的大量数据，比如Socket通信中的数据流；
 *  图形界面编程中的图形元素：Vector可以存储GUI中的各种元素，例如按钮、标签、文本框等；
 *  文件操作中的数据读写：Vector可以存储读取的文件内容，便于进行后续的数据处理。

### 优缺点分析 ###

Vector类的主要优点如下：

而其主要缺点如下：

*  在多线程并发访问时性能较差，因为需要进行同步；
 *  在进行大量元素操作时，由于扩容会导致频繁的数组复制，容易造成性能问题；
 *  不适合大量修改元素的场景，因为每次修改都需要进行同步操作。

### 类代码方法介绍 ###

以下是Vector类中的一些常用方法介绍：

*  `add(E e)`：添加一个元素；
 *  `get(int index)`：获取指定位置的元素；
 *  `remove(int index)`：删除指定位置的元素；
 *  `set(int index, E element)`：修改指定位置的元素；
 *  `size()`：获取元素个数；
 *  `contains(Object o)`：判断是否包含指定元素；
 *  `indexOf(Object o)`：查找指定元素的位置。

### 测试用例 ###

#### 测试代码 ####

以下是一个简单的测试Vector的示例代码：

java

复制代码

`package com.example.javase.collection; import java.util.Vector; /** * @Author ms * @Date 2023-10-20 20:21 */ public class VectorTest { public static void main(String[] args) { Vector<String> vector = new Vector<>(); vector.add("Java"); vector.add("Python"); vector.add("C++"); vector.add("JavaScript"); System.out.println("Vector size: " + vector.size()); System.out.println("Vector contains Java? " + vector.contains("Java")); System.out.println("Vector contains Ruby? " + vector.contains("Ruby")); System.out.println("Vector at index 2: " + vector.get(2)); vector.remove(1); System.out.println("Vector size after remove: " + vector.size()); System.out.println("Vector at index 1 after remove: " + vector.get(1)); } }`

运行结果如下：

java

复制代码

`Vector size: 4 Vector contains Java? true Vector contains Ruby? false Vector at index 2: C++ Vector size after remove: 3 Vector at index 1 after remove: C++`

上述代码通过创建一个Vector对象，并添加了4个元素，然后分别测试了Vector的一些常用方法，如获取元素个数、判断是否包含元素、获取指定位置的元素、删除指定位置的元素等。通过测试结果可以看出，Vector类的相关方法均正常工作，可以满足开发需求。

#### 测试用例结果演示 ####

根据如上测试用例，在此我给大家进行深入详细的解读一下测试代码，以便于更多的同学能够理解并加深印象。

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#### 测试用例代码分析 ####

根据如上测试用例，在此我给大家进行深入详细的解读一下测试代码，以便于更多的同学能够理解并加深印象。

如上测试代码主要演示了如何使用Java中的Vector类，`Vector`是一个动态数组，可以根据需要自动增长和收缩。在代码中，首先创建了一个String类型的`Vector`对象`vector`，然后调用其`add()`方法向其中添加了4个元素。接下来，通过调用`size()`方法获取vector的大小，`contains()`方法判断是否包含某个元素，get()方法获取指定位置上的元素，`remove()`方法删除指定位置上的元素。

通过这个例子可以看出，`Vector`类提供了方便的动态数组操作方法，并且具有线程安全的特性，因此在多线程环境中使用时比较安全。但是，由于线程安全的特性会带来一些性能损失，因此在单线程环境中，可以考虑使用`ArrayList`等非线程安全的动态数组实现类。

## 总结 ##

本文详细介绍了Java中的Vector类，包括其定义、使用、优缺点等方面。通过本文的阅读，读者可以对Vector的底层实现和常用方法有所了解，并掌握Vector在实际开发中的应用场景和注意事项。在使用Vector时，需要注意线程安全和扩容的性能问题，结合具体需求合理选用并发集合类是很重要的，同时也需要注意避免频繁的数组复制操作。

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