Java1.8-Vector和Stack源码解析

Vector概述

  Vector（向量）这个类早在JDK1.0的时候就已经存在了，是一个算是很老的类了，它常拿来和ArrayList做比较，虽然目前来说也不建议使用它了，但我们还是来学习一下它的实现和ArrayList的一些区别。

属性

首先，我们来看一下它的继承关系和属性。

/*
 * As of the Java 2 platform v1.2, this class was retrofitted to
 * implement the List interface, making it a member of the
 * Java Collections Framework.  Unlike the new collection
 * implementations, Vector is synchronized.  If a thread-safe
 * implementation is not needed, it is recommended to use
 * ArrayList in place of Vector.
 */
public class Vector<E>
    extends AbstractList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    // 保存数据的数组
    protected Object[] elementData;
    // 数组存储的元素个数
    protected int elementCount;
    // 要扩容的长度
    protected int capacityIncrement;
    
    public Vector() {
        this(10);
    }
}

  我们可以看到，Vector的继承关系和ArrayList的继承关系是一样的，并且Vector默认的容量大小和ArrayList一样也是10。并且通过阅读注释，我们可以看到，在JDK1.2之后，Vector才加入了List体系结构。

方法

add方法和grow方法

public synchronized boolean add(E e) {
    modCount++;
    ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
    elementData[elementCount++] = e;
    return true;
}

private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
    // 如果当前所需容量大于数组大小，扩容
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    // 如果传入了增长量，按照增长量来扩容
    // 如果增长量不大于0，就扩容为原来的2倍
    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);
}

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
    if (minCapacity < 0) // overflow
        throw new OutOfMemoryError();
    return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
        Integer.MAX_VALUE :
        MAX_ARRAY_SIZE;
}

通过Vector的add方法我们可以知道：

1. 首先add方法通过使用关键字synchronized保证了线程安全；
2. 它的扩容规则和ArrayList稍有不同，它的扩容有两个因素决定，一个是数组原始容量，一个是增长量，增长量可以通过构造方法指定。如果指定了增长量，则按照增长量来扩容，如果不指定或指定容量不大于0的话，那就扩容2倍，而ArrayList则是扩容1.5倍；

  其实，Vector大部分操作和ArrayList都很像，只不过大部分方法都有synchronized关键字来修饰，从而保证Vector的线程安全。不过方法都使用synchronized关键字修饰这个问题就和Hashtable很像，效率始终是个问题，所以目前，这个类用的也越来越少，逐渐处于一个被废弃的状态。因为java.util.concurrent包并没有提供List的同步实现，所以我们如果要用到List的线程安全的场景时，可以使用Collections.synchronizedList来使集合同步。

总结

大致总结下Vector吧，顺便和ArrayList做个简单的比较：

1. Vector底层实现和ArrayList一样，都是用可变数组来实现的；
2. Vector扩容是根据原始容量和增长量两个因素决定，如果有有增长量且大于0，根据增长量来扩容，如果没有增长量或不大于0，扩容2倍，而ArrayList是扩容1.5倍；
3. Vector通过给大部分方法添加synchronized关键字来实现线程同步，而ArrayList不是线程同步的。
4. 还有一点，Vector的遍历方式还支持老的迭代器Enumeration这种方式，而ArrayList是不支持的。

Stack

Stack（栈），我们通过文档来大致了解下该数据结构：

1. 栈是一种后进先出last-in-first-out（LIFO）结构，除了继承自Vector，没有其他的继承与实现关系。它额外提供了5种操作方法：
   push（添加元素），pop（获取并移除栈顶元素），peek（只查看栈顶元素不移除），empty（为空判断），search（查找元素位置）。
2. Deque（双端队列），提供了一套更完整，更一致的LIFO栈操作方法，在使用的时候，应该优先使用这个类。

  具体实现方法就不介绍了，因为Stack的代码行数不过100多行，提供的5个方法也基本上都是借助Vector来实现的，还有一点，Stack也是线程安全的。并且Stack的实现都可以通过Deque来实现，所以这个类也估计用的会越来越少了。

本文参考自：
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Vector.html
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Stack.html