Java 集合源碼分析（四）：Vector<E> 線程安全的動態數組實現詳解

Java 集合源碼分析（四）：Vector<E> 線程安全的動態數組實現詳解

類定義與繼承體系

public class Vector<E> 
    extends AbstractList<E> 
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

• 基於 Object[] 數組 實現，動態擴容。
• JDK 1.0 早期類，方法級 synchronized 實現線程安全（相對安全，複合操作仍需外部同步）。
• 實現 RandomAccess：支持快速隨機訪問（get/set O(1)）。
• 實現 Serializable、Cloneable。

核心字段

protected Object[] elementData; // 底層數組
protected int elementCount;     // 實際元素數量
protected int capacityIncrement; // 擴容增量系數 (構造器指定，0 表示翻倍)
private static final long serialVersionUID = -2767605614048989439L;

構造器體系

核心機制詳解

1. 擴容策略 ensureCapacityHelper

private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;
    if (minCapacity > oldCapacity) {
        Object[] oldData = elementData;
        // 關鍵邏輯：增量>0 則 +increment，否則 *2
        int newCapacity = (capacityIncrement > 0) 
            ? (oldCapacity + capacityIncrement) 
            : (oldCapacity * 2);
        if (newCapacity < minCapacity) newCapacity = minCapacity; // 保底
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
}

與 ArrayList 的「1.5 倍」不同，Vector 支持自定義增量，默認翻倍。

2. 線程安全：方法級 synchronized

幾乎所有公共方法（add、get、set、remove、indexOf、contains 等）均聲明 synchronized。

public synchronized E get(int index) { ... }
public synchronized boolean add(E e) { ... }
public synchronized E remove(int index) { ... }

注意：僅保證單個方法原子性。複合操作（如「檢查後添加」、「迭代中修改」）仍需外部同步，否則會有競態條件或 ConcurrentModificationException。

3. 空值處理

允許存儲 null 元素。查找方法（indexOf、lastIndexOf、contains）均分 o == null 和 o != null 兩條分支處理：

if (o == null) {
    for (int i = index; i < elementCount; i++)
        if (elementData[i] == null) return i;
} else {
    for (int i = index; i < elementCount; i++)
        if (o.equals(elementData[i])) return i;
}

4. 迭代器與 Fail-Fast

Vector 的 iterator()/listIterator() 返回的迭代器不支持 fail-fast（因方法同步，modCount 在同步塊外讀取）。但官方文檔建議同步迭代塊。