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Vevtor和Stack

前面写了一篇关于的是 LinkedList 的除了它的数据结构稍微有一点复杂之外,其他的都很好理解的。这一篇说的大家在开发中很少去用到,有的时候也可能是会用到的,了解就行。

注意在学习这一篇之前,需要有多线程的知识:

锁机制:对象锁、方法锁、类锁

对象锁就是方法锁:就是在一个类中的方法上加上 Synchronized 关键字,这就是给这个方法加锁了。

类锁:锁的是整个类,当有多个线程来声明这个类的对象的时候将会被阻塞,直到拥有这个类锁的对象被销毁或者主动释放了类锁。这个时候在被阻塞住的线程被挑选出一个占有该类锁,声明该类的对象。 其他线程继续被阻塞住。例如:在类 A 上有关键字 Synchronized,那么就是给类 A 加了类锁,线程 1 第一个声明此类的实例,则线程 1 拿到了该类锁,线程 2 在想声明类A的对象,就会被阻塞。

在本文中,使用的是方法锁。

每个对象只有一把锁,有线程 A,线程 B,还有一个集合 C 类,线程 A 操作 C 拿到了集合中的锁(在集合 C 中有用 Synchronized 关键字修饰的),并且还没有执行完,那么线程 A 就不会释放锁,当轮到线程 B 去操作集合 C 中的方法时,发现锁被人拿走了,所以线程 B 只能等待那个拿到锁的线程使用完,然后才能拿到锁进行相应的操作。

# Vector概述

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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,目前还不知道如何实现自动扩增的,等会源码分析
  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 failsafe,注意这里,不要觉得这个 Vector 是线程安全就搞错了,具体分析在下面会说
  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

注意:Java1.5 推出的 java.uitl.concurrent 包,为了解决复杂的并发问题的。所以开发中,不建议用 Vector,原因在 List 总结 会有解释,需要线程安全的集合类直接用 java.util.concurrent 包下的类。

# Vector源码分析

public class Vector<E>
    extends AbstractList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
    {
    
	}
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我们发现 Vector 的继承关系和层次结构和 ArrayList 中的一模一样,忘记的可以去 ArrayList 文章查看。

# 构造方法

一共有四个构造方法。

构造方法作用:

  • 初始化存储元素的容器,也就是数组,elementData,
  • 初始化 capacityIncrement 的大小,默认是 0,这个的作用就是扩展数组的时候,增长的大小,为 0 则每次扩展 2 倍

Vector():空构造

/**
 * Constructs an empty vector so that its internal data array
 * has size {@code 10} and its standard capacity increment is
 * zero.
 */
///看注释,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);
}
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Vector(int)

/**
 * Constructs an empty vector with the specified initial capacity and
 * with its capacity increment equal to zero.
 *
 * @param   initialCapacity   the initial capacity of the vector
 * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
 *         is negative
 */
//注释说,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);
}
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ector(int,int)

/**
 * Constructs an empty vector with the specified initial capacity and
 * capacity increment.
 *
 * @param   initialCapacity     the initial capacity of the vector
 * @param   capacityIncrement   the amount by which the capacity is
 *                              increased when the vector overflows
 * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
 *         is negative
 */
//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:不合法的容量
        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,这个之后会分析到
}
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Vector(Collection c)

/**
 * Constructs a vector containing the elements of the specified
 * collection, in the order they are returned by the collection's
 * iterator.
 *
 * @param c the collection whose elements are to be placed into this
 *       vector
 * @throws NullPointerException if the specified collection is null
 * @since   1.2
 */
//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);
}
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# 核心方法

add() 方法

/**
 * Appends the specified element to the end of this Vector.
 *
 * @param e element to be appended to this Vector
 * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})
 * @since 1.2
 */

//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,如果不清楚的就去看看多线程的知识,到后面我也会一一总结的。
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;
}
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ensureCapacityHelper(int)

/**
 * This implements the unsynchronized semantics of ensureCapacity.
 * Synchronized methods in this class can internally call this
 * method for ensuring capacity without incurring the cost of an
 * extra synchronization.
 *
 * @see #ensureCapacity(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);
}
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grow(int)

//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
    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);
}
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只要能看的懂 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。

public synchronized E get(int index) {
    if (index >= elementCount)
    	throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
    
    return elementData(index);
}
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# 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

class Stack<E> extends Vector<E> {}
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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。

image-20220618214944054

# 总结Vector和Stack

Vector 总结(通过源码分析)

  1. Vector 线程安全是因为它的方法都加了 Synchronized 关键字
  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 两个的区别在下面的 List 总结中会讲到

Stack 的总结

  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
更新时间: 2024/01/17, 05:48:13
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