java Vector 源码分析（深度讲解）

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Vector类的底层实现

Vector类 VS ArrayList类

Vector类源码解读

无参构造——分步骤详解

有参构造——分步骤演示

一、前言

1.大家好，本篇博文是对单列集合List的实现类之一——Vector类的内容分享。up会利用断点调试（Debug）来一步一步地给大家剖析Vector底层的扩容机制到底是如何实现的。
2.其实，up前不久刚刚出过一篇对于ArrayList类的源码解读的博文，讲得详细，建议大家在看这篇博文之前优先去看一下up对ArrayList类的源码分析。因为二者同属List接口的实现类，而且底层的一些实现细节具有异曲同工之妙。所以，这篇肯定比不上ArrayList那篇详尽。
3.注意 : ①解读源码需要扎实的基础，比较适合希望深究的同学； ②不要眼高手低，看会了不代表你会了，自己能全程Debug下来才算有收获； ③点击文章的侧边栏目录或者前面的目录可以进行跳转。 ④本篇博文对Vector源码的解读基于JDK17.0的版本，虽然不是主流的JDK8.0，但是经过对比不难发现其底层原理大同小异，所以，就算你用的不是高版本的JDK，跟着文章中up的演示一起过一遍，也会对你有一定的提示。良工不示人以朴。感谢阅读！

二、Vector类底层实现

1.同ArrayList一样，Vector底层也是由一个Object类型的数组来实现的。如下图所示 :

2.当我们使用空参构造来创建Vector类对象时，则elementData数组的初始容量默认为10，如需再次扩容，则将elementData数组的当前容量扩容为2倍。

3.如果使用带参构造来创建Vector类对象，则elementData数组的初始容量即为传入形参的指定容量，如果需要扩容，则直接将该数组当前容量扩容至2倍。

4.Vector是线程同步的，即线程安全的，这是因为Vector类的操作方法带有synchronized修饰符。因此，在开发中需要线程同步安全时，考虑使用Vector类；如果是单线程情况下，建议优先使用ArrayList类，因为它的效率更高。

三、ArrayList类与 Vector类的比较

与ArrayList类相比，Vector类的不同之处主要有两个：首先Vector类是线程同步的，而ArrayList类线程不同步。其次，Vector类的扩容机制不再是0 ——> 10 ——> 1.5倍 ——> 1.5倍 ——> .....；而是一开始就令底层的elementData数组指向了默认长度为10的数组，之后每次扩容都是按2倍来扩的。

ArrayList类和Vector类的更多对比，如下图所示 :

四、Vector类源码解读（断点调试）

1.无参构造——分步骤详解 :

〇准备工作。

up以Vector_Demo类为演示类，代码如下 : （20行，24行下了断点）

package csdn.knowledge.api_tools.gather.list;import java.util.Vector;/*** @author : Cyan_RA9* @version : 21.0*/
public class Vector_Demo {public static void main(String[] args) {//演示 : Vector类源码分析————Vector集合的底层扩容机制//1.创建Vector集合对象Vector vector = new Vector();System.out.println("当前集合 = " + vector);//2.向Vector集合中添加元素到10个。（）--- 第一次扩容for (int i = 0; i < 10; i++) {vector.add(i);}System.out.println("添加十个元素后，当前集合 = " + vector);//3.继续向集合中添加元素。（10 ——> 20）--- 第二次扩容for (int i = 0; i < 10; i++) {vector.add(10 + i);}System.out.println("添加二十个元素后，当前集合 = " + vector);//4.继续向集合中添加元素。（20 ——> 40）--- 第三次扩容vector.add("这是集合第二十一个元素捏");System.out.println("添加二十一个元素后，当前集合 = " + vector);}
}

①开始Debug。

如下GIF图所示，我们进入上面演示类的Debug界面 :

②跳入Vector无参构造。

好的，接下来我们跳入Vector类无参构造器中看看情况如何，如下图所示 :

可以看到，Vector类的无参构造器默认调用了本类的一个带参构造器。注意看形参列表，IDEA给出了提示"initialCapacity"，见名知意，传入的实参将决定Vector集合的初始容量，即底层elementData的初始长度。但是，这里的"initialCapacity"是一个固定值"10"。所以，这也就验证了我们上文提到的——当我们使用空参构造来创建Vector类对象时，则elementData数组的初始容量默认为10。我们继续往下追，看看这个被调用的带参构造器长什么样，如下图所示 :

好家伙，Vector这包皮属实有点长了，该有参构造里面调用了另外一个有参构造。注意此处的形参列表出现了变化，除了elementData数组的初始长度10，又多传入了一个IDEA提示为"capacityIncrement"的实参，同样，见名知意，这里传入的"0"指的是"Vector集合的容量增量为0"，这也很好解释，我们还没向集合中添加元素呢，要什么增量捏。我们也可以通过Ctrl + b/B快捷键来查看一下"capacityIncrement"的源码说明，如下 :

简单翻译一下，源码中给出的说明是：当集合中要添加的元素的总个数大于底层elementData数组的总长度时，集合会自动扩容，"capacityIncrement"变量便保存了自动扩容的增量。并且该变量可作为一个判断标准，当capacityIncrement ≤ 0时，集合的容量会自动扩容到原来的两倍。

好的，我们先通过Ctrl + Alt + ← 快捷键回到刚刚的有参构造，然后我们刨根问底，再给它往下追一步，如下图所示 :

首先第一句super();我们不用管，那只是调用了一下Vector的父类AbstractList类的一个空参构造，里面啥也没。if条件语句在这里的作用是：如果预设的集合初始容量小于0，就抛出一个异常对象。

回到正题，注意看up用彩色线条标注出的部分，可以明显地看到，elementData数组被初始化为了一个长度为10的数组。这也是与ArrayList类无参构造一个较大的区别——我们知道，数组属于引用类型，引用类型的默认值为null，所以不管是ArrayList类还是Vector类，只要创建它们的对象，底层的elementData数组一开始均为null。但是空参构造初始化ArrayList对象时，它会先将数组置空，这里的置空指的是"将一个空数组{} 赋给elementData"，然后等集合第一次添加元素时再进行扩容；而Vector类则是没有了"置空"这一步骤，直接就将elementData数组由null初始化为了一个长度为10的数组，等你什么时候加满了再扩容。

③elementData数组初始化完成。

好的，接下来我们逐层跳出构造器，一直跳回我们的演示类中，如下GIF图所示 :

这时，我们已经可以看到elementData数组被初始化成功了，如下图所示 :

④向集合中添加第一个元素。

好的，接下来我们继续Debug，逐行执行进入第一个for循环后，我们准备跳入add方法。但是，由于我们第一个for循环添加的十个元素是0~9，所以底层肯定会进行自动装箱。这里我们不管它，直接跳出来，准备重新跳入add方法，如下GIF图所示 :

接下来，我们重新跳入外层add方法，如下图所示 :

可以看到，与ArrayList类中的外层add方法模样大同小异。明显有两点不同的是——①Vector类的外层add方法用了synchronized关键字修饰，表示线程同步，这个我们在上文Vector类的底层实现中提到过；②内层add方法的形参列表中，用了"elementCount"变量来表示当前集合中元素的个数，这倒无关要紧，与ArrayList内层add方法中的size变量同理，换汤不换药。modCount我们在ArrayList类源码分析中说过了，也不影响我们对Vector源码的解读，因此这里不再赘述。

还有注意，外层add方法的形参列表"E e"，表示当前将要向集合中添加的元素，因此这里e = 0。接下来，我们继续跳入内层add方法中一探究竟，如下图所示 :

诶，看过up上一篇ArrayList类源码解读的小伙伴儿就知道，像，真™像啊。

首先一个if条件语句的判断，如果 "当前集合中已有元素的个数等于底层elementData数组的长度" 判断成立，就准备进入grow方法对数组进行扩容。当然，还是比较容易理解，如果目前集合中已有元素的个数和elementData数组的长度相等，那意思不就是满了么？我们就要对它进行扩容。

当然，由于Vector类的无参构造在一开始就把elementData数组初始化为长度 = 10了，因此这里判断为false，我们直接往进加就完了！最后再令elementCount + 1，表示当前集合中元素的个数由0变成1了。

如下GIF图所示，我们继续Debug，并逐层跳回，直到演示类 :

⑤继续添加元素，直到满10个。

好的，后面的1~9这九个元素的添加与第一个元素0的添加过程一致。我们一笔带过，如下GIF图所示 :

可以看到，第一个for循环的十个元素已经全部添加到了集合中，如下图所示 :

⑥第一次扩容开始。(10 ——> 20）

由于集合对象在初始化时，底层的elementData数组默认长度为10，而现在我们已经添加了10个元素了。如果想继续添加第十一个元素到集合中，就必须对elementData数组进行扩容了。

好的，我们继续Debug，进入第二个for循环，并准备跳入外层add方法。第二个for循环中，我们要像集合中添加10~19这十个元素，因此，第一次跳入外层add方法，会跳入自动装箱的过程，我们不管它，直接跳出，并准备重新跳入外层add方法，如下GIF 图所示 :

好的，我们跳入外层add方法，如下图所示 :

可以看到，我们正要添加的第十一个元素e = 10。接着，继续跳入内层add方法，如下图所示 :

好的，现在是内层add方法中，if条件语句的判断显然满足（10 == 10），因此，我们准备进入grow方法对elementData数组进行扩容了。注意，这里"elementData = grow(); "语句，显然是改变了elementData的指向，即grow方法最终要返回一个Object类型的数组。

跳入外层grow方法，如下图所示 :

嗯，还是和ArrayList一样，包皮是一层包一层。注意看形参，"minCapacity"，见名知意，它是指"要把当前元素添加到elementData数组中，所需数组的最小容量"，原本数组中已经有10个元素了，现在要添加第十一个，当然所需的最小容量就是10 + 1 = 11了，不然你怎么放进去。

进入跳入内层grow方法中，如下图所示 :

注意了，正片现在开始了！我们先看整体 :

内层grow方法中，首先是将当前elementData数组的长度赋值给了oldCapacity变量，有什么用呢，我们暂时不管。继续往下看，下面是一条对newCapacity变量的赋值语句，见名知意，newCapacity变量与我们最终要返回的新数组的长度绝对有着密切关系。

果不其然，最下面的return语句返回一个新的elementData数组（注意，赋值表达式的值等于赋值后变量的值），并且新的数组由copyOf函数生成，这函数我们已经说过很多次了，直接告诉你它的功能——将原数组中指定长度的内容拷贝到新数组中，并且，若指定的长度大于原数组长度，则多出来的部分以默认值填充，最终返回的是新数组。

这下，内层grow函数的整体情况我们算是了解了，接着我们来看看newCapacity变量的赋值语句中，Vector到底使用了怎样的扩容机制呢？

为newCapacity变量赋值的是newLength方法，我们先不急着跳入，先来看看它的形参列表 : ①oldCapacity——原数组的长度；②minGrowth = minCapacity - oldCapacity，所需数组的最小长度减去数组当前的长度，即数组的最小增长量；③一个三目运算符的表达式。我们来单独说一说这个三目运算符的表达式，如下图所示 :

定睛一看，诶？"capacityIncrement"变量好像在哪儿见过？自信点儿！TMD上面我们还看过它的源码呢。（忘记的小伙伴儿可以通过侧边栏目前跳转到"②跳入Vector无参构造。"中去回顾一下。）

这个三目运算符的意思是，如果这个变量 > 0，就返回这个变量的值；如果这个变量 ≤ 0，就返回数组当前的长度。好的，我们可以将鼠标悬停上去，看看capacityIncrement变量的值到底是多少，如下图所示 :

哟，等于0呐，那好说了。三目运算符最终返回的就是当前数组的长度。所以，此处newLength方法最终传入的实参就是：①当前数组的长度；②数组的最小增长量；③当前数组的长度。这时候可能会有p小将（Personable小将，指分度翩翩的人）出来bb问了：Y的，传入两个当前数组的长度是干什么玩意儿？

p小将你别急，你不跳入newLength方法，你咋知道它怎么实现的？因此，下一步我们跳入newLength方法，如下图所示 :

注意看，"prefLength"，也是老面孔了，预设长度。为它赋值的是当前数组长度 + max函数的返回值。max函数中，minGrowth = 1，prefGrowth = 10（即第三个形参，前面三目运算表达式的返回值)。所以，prefLength = 10 + 10 = 20。这也印证了我们上文中提到过的——当我们使用空参构造来创建Vector类对象时，则elementData数组的初始容量默认为10，如需再次扩容，则将elementData数组的当前容量扩容为2倍。至于后面的if判断语句，它是判断prefLength有没有超出常规范围，哎，咱就一个测试类水水博文，咋可能超范围，不管他。

这下水落石出了，newLength方法最后要返回的是新数组的长度，而新数组最后要在内层grow方法中，通过copyOf方法达到"更改elementData引用的指向"的目的，使它指向这个新数组。

⑦第一次扩容结束。

ok，明白了Vector底层的扩容机制后，我们逐层返回，直到内层add方法，如下GIF图 :

在内层add方法中，我们可以看到elementData数组中已经成功添加了第十一个元素，并且其容量已经显示为了20，如下图所示 :

然后，我们继续往回跳，一直跳回测试类中，如下图所示 :

⑧第二次扩容开始。（20 ——> 40）

第十二到第二十个元素的添加没啥好演示的，我们直接一笔代过，并且直接在添加第二十一个元素的地方下个断点，跳到那里，准备进行第二次扩容。如下GIF图所示 :

⑨第二次扩容结束。

因为Vector类的扩容机制本身就与ArrayList类的扩容机制大同小异，而且我们上面已经完整的演示过一次扩容的流程了。所以，第二次扩容的过程up就不再一一详细地展开了，我们直接以一个GIF图来展示第二次扩容的Debug全流程。如下GIF图演示 :

🆗，以上就是我们空参构造初始化Vector类对象，Vector底层扩容机制的全流程分析了。下面我们再来看看带参构造的情况。

2.有参构造——分步骤演示 :

Δ前言：

鉴于有参构造与无参构造的底层实现基本相同。只是在第一步初始化底层elementData数组时略有出入，这一点我们在上面"ArrayList VS Vector"的表格中已经给出，并且在上文"Vector的底层实现"中也提到过。所以，有参构造的演示，up不会再像无参构造那样一步一步详细走了。绝对不是因为我懒!

好吧，必须承认，写这种解读源码文章还是有点小累的。但是也确实没必要都那么来一遍，一个是你也看不下去，一个是给大家自己下去练习的机会。好了，不废话了，我们开始吧。