java源码--Vector和Stack

一、Vector简介

1.1、Vector概述

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
　　　　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fail-safe，注意这里，不要觉得这个vector是线程安全就搞错了
　　　　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。只是一些细节上有区别：比如线程安全与否，扩容的大小等，Vector的线程安全通过在方法上直接加synchronized实现。扩容默认扩大为原来的2倍。

2.2、源码分析

　　2.2.1 属性

//底层结构为object数组，和ArrayList一样，不过我们可以注意到访问修饰符有所不同，Vector用protected修饰，
//而ArrayList用private修饰。我们知道private变量只能被当前类的方法访问，而protected可以被同一包中的所有类和其他包的子类访问
//这就是存储数据的数组，注意啦这是一个动态的数组
protected Object[] elementData;

//当前元素的个数
protected int elementCount;

//容量增长系数，扩容时使用
protected int capacityIncrement;
// Vector的序列版本号
private static final long serialVersionUID = -2767605614048989439L;

　  2.2.2 构造方法

// 默认构造函数
Vector()
// capacity是Vector的默认容量大小。当由于增加数据导致容量增加时，每次容量会增加一倍。
Vector(int capacity)
// capacity是Vector的默认容量大小，capacityIncrement是每次Vector容量增加时的增量值。
Vector(int capacity, int capacityIncrement)
// 创建一个包含collection的Vector
Vector(Collection<? extends E> collection)

1）Vector()：空构造
//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); }

2）Vector(int)
//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);
    }

3）Vector(int，int)
//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
            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
    }

4）Vector(Collection<? extends E> c)
//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);
    }

　　2.2.2 核心方法--扩容

add()方法
//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，
    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;
    }

ensureCapacityHelper(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);
    }

grow(int) 扩容核心函数
//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
　　　　  //将旧的容量赋值为数组长度
        int oldCapacity = elementData.length;
　　　　 //如果容量增量系数>0那么设置新容量为oldCapacity+capacityIncrement，否则为oldCapacity + oldCapacity
        int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                         capacityIncrement : oldCapacity);
　　　　 //如果新容量<数组实际所需容量，令newCapacity = minCapacity
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
　　　　 //如果新容量大于数组最大扩容大小，如果当前所需容量>MAX_ARRAY_SIZE，那么新容量设为 Integer.MAX_VALUE，否则设为 MAX_ARRAY_SIZE if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

　　2.2.3 其他方法

如果你能看的懂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！

二、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

　　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。

　　

三、总结

　　3.1 Vector和Stack

Vector
1）Vector线程安全是因为其中的方法都使用了synchronized
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
Stack
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

　　3.2 ArrayList和LinkedList

arrayList底层是用数组实现的顺序表，是随机存取类型，可自动扩增，并且在初始化时，数组的长度是0，只有在增加元素时，长度才会增加。默认是10，不能无限扩增，有上限，在查询操作的时候性能更好

LinkedList底层是用链表来实现的，是一个双向链表，注意这里不是双向循环链表,顺序存取类型。在源码中，似乎没有元素个数的限制。应该能无限增加下去，直到内存满了在进行删除，增加操作时性能更好。

两个都是线程不安全的，在iterator时，会发生fail-fast。

　　3.3 fail-fast和fail-safe

简单的来说：在java.util下的集合都是发生fail-fast，而在java.util.concurrent下的发生的都是fail-safe。

　　1）fail-fast

　　　　快速失败，例如在arrayList中使用迭代器遍历时，有另外的线程对arrayList的存储数组进行了改变，比如add、delete、等使之发生了结构上的改变，

　　　　所以Iterator就会快速报一个java.util.ConcurrentModificationException 异常（并发修改异常），这就是快速失败。

　　2）fail-safe

　　　　安全失败，在java.util.concurrent下的类，都是线程安全的类，他们在迭代的过程中，如果有线程进行结构的改变，不会报异常，而是正常遍历，这就是安全失败。

　　3）为什么在java.util.concurrent包下对集合有结构的改变，却不会报异常？

　　　　在concurrent下的集合类增加元素的时候使用Arrays.copyOf()来拷贝副本，在副本上增加元素，如果有其他线程在此改变了集合的结构，那也是在副本上的改变，而不是影响到原集合，

　　　　迭代器还是照常遍历，遍历完之后，改变原引用指向副本，所以总的一句话就是如果在此包下的类进行增加删除，就会出现一个副本。所以能防止fail-fast，这种机制并不会出错，所以我们叫这种现象为fail-safe。　　　

　　4）vector也是线程安全的，为什么是fail-fast呢？

　　　　这里搞清楚一个问题，并不是说线程安全的集合就不会报fail-fast，而是报fail-safe，你得搞清楚前面所说答案的原理，出现fail-safe是因为他们在实现增删的底层机制不一样，就像上面说的，

　　　　会有一个副本，而像arrayList、linekdList、verctor等，他们底层就是对着真正的引用进行操作，所以才会发生异常。

　　5）既然是线程安全的，为什么在迭代的时候，还会有别的线程来改变其集合的结构呢(也就是对其删除和增加等操作)？

　　　　首先，我们迭代的时候，根本就没用到集合中的删除、增加，查询的操作，就拿vector来说，我们都没有用那些加锁的方法，

　　　　也就是方法锁放在那没人拿，在迭代的过程中，有人拿了那把锁，我们也没有办法，因为那把锁就放在那边。