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Java Vector集合全面解析：线程安全的动态数组

news 2025/11/6 9:30:01

一、Vector集合概述

1.1 Vector的历史地位

Vector是Java集合框架中的元老级类，自JDK 1.0就已存在。它是早期Java版本中重要的动态数组实现，虽然现在已不推荐在新项目中使用，但理解其特性对于掌握Java集合框架的演进历程具有重要意义。

1.2 Vector的核心定位

Vector是一个线程安全的动态数组实现，它通过在方法级别添加synchronized关键字来保证多线程环境下的数据安全。

二、Vector集合核心特点

2.1 数据结构特性

底层结构：基于动态数组实现
索引访问：支持通过索引直接访问元素
性能特征：查询速度快，增删操作相对较慢
线程安全：所有公共方法都是同步的

2.2 与ArrayList的对比

特性	Vector	ArrayList
线程安全	是（同步方法）	否
性能	相对较低（同步开销）	相对较高
扩容策略	默认2倍增长	默认1.5倍增长
历史版本	JDK 1.0	JDK 1.2
推荐使用	不推荐	推荐

三、Vector集合实战详解

3.1 创建Vector实例

import java.util.Vector;public class VectorCreation {public static void main(String[] args) {System.out.println("=== Vector创建方式演示 ===");// 1. 创建空的Vector（默认容量10）Vector<String> vector1 = new Vector<>();System.out.println("空Vector容量: " + vector1.capacity());// 2. 创建指定初始容量的VectorVector<Integer> vector2 = new Vector<>(15);System.out.println("指定容量Vector: " + vector2.capacity());// 3. 创建指定初始容量和容量增量的VectorVector<Double> vector3 = new Vector<>(10, 5);System.out.println("带增量Vector初始容量: " + vector3.capacity());// 添加元素测试扩容for (int i = 0; i < 12; i++) {vector3.add(i * 1.0);}System.out.println("扩容后容量: " + vector3.capacity());}
}

3.2 元素添加操作

public class VectorAddOperations {public static void main(String[] args) {Vector<String> vector = new Vector<>();System.out.println("=== Vector添加操作演示 ===");// 基本添加方法vector.add("Apple");vector.add("Banana");// Vector特有的添加方法vector.addElement("Cherry");vector.addElement("Orange");System.out.println("添加后Vector: " + vector);// 指定位置插入vector.add(1, "Blueberry");System.out.println("指定位置插入后: " + vector);// 批量添加Vector<String> fruits = new Vector<>();fruits.add("Grape");fruits.add("Mango");vector.addAll(fruits);System.out.println("批量添加后: " + vector);}
}

3.3 元素访问操作

public class VectorAccessOperations {public static void main(String[] args) {Vector<String> vector = new Vector<>();vector.add("Apple");vector.add("Banana");vector.add("Cherry");vector.add("Orange");System.out.println("=== Vector访问操作演示 ===");// 通过索引访问String fruit1 = vector.get(1);System.out.println("索引1的元素: " + fruit1);// Vector特有的访问方法String fruit2 = vector.elementAt(2);System.out.println("elementAt(2): " + fruit2);// 获取首尾元素String first = vector.firstElement();String last = vector.lastElement();System.out.println("首元素: " + first + ", 尾元素: " + last);// 获取子列表List<String> subList = vector.subList(1, 3);System.out.println("子列表: " + subList);}
}

3.4 元素修改操作

public class VectorUpdateOperations {public static void main(String[] args) {Vector<String> vector = new Vector<>();vector.add("Apple");vector.add("Banana");vector.add("Cherry");System.out.println("=== Vector修改操作演示 ===");System.out.println("修改前: " + vector);// 修改指定位置元素String oldValue = vector.set(1, "Blueberry");System.out.println("被替换的值: " + oldValue);System.out.println("修改后: " + vector);// 使用setElementAt方法vector.setElementAt("Strawberry", 2);System.out.println("setElementAt后: " + vector);}
}

3.5 元素删除操作

public class VectorRemoveOperations {public static void main(String[] args) {Vector<String> vector = new Vector<>();vector.add("Apple");vector.add("Banana");vector.add("Cherry");vector.add("Orange");vector.add("Banana"); // 重复元素System.out.println("=== Vector删除操作演示 ===");System.out.println("初始Vector: " + vector);// 按索引删除String removed1 = vector.remove(1);System.out.println("删除索引1的元素: " + removed1);System.out.println("删除后: " + vector);// 按元素值删除（首次出现）boolean removed2 = vector.remove("Banana");System.out.println("按值删除是否成功: " + removed2);System.out.println("删除后: " + vector);// Vector特有的删除方法vector.removeElement("Orange");System.out.println("removeElement后: " + vector);// 删除所有元素vector.clear();System.out.println("clear后: " + vector);System.out.println("是否为空: " + vector.isEmpty());}
}

3.6 容量与大小管理

public class VectorCapacityManagement {public static void main(String[] args) {Vector<Integer> vector = new Vector<>(5, 3);System.out.println("=== Vector容量管理演示 ===");// 初始状态System.out.println("初始容量: " + vector.capacity());System.out.println("初始大小: " + vector.size());System.out.println("是否为空: " + vector.isEmpty());// 添加元素for (int i = 1; i <= 7; i++) {vector.add(i);}System.out.println("添加7个元素后:");System.out.println("容量: " + vector.capacity()); // 扩容后的容量System.out.println("大小: " + vector.size());// 容量调整vector.trimToSize();System.out.println("trimToSize后容量: " + vector.capacity());// 确保容量vector.ensureCapacity(20);System.out.println("ensureCapacity(20)后容量: " + vector.capacity());}
}

3.7 多种遍历方式

import java.util.Enumeration;
import java.util.Iterator;
import java.util.Vector;public class VectorTraversal {public static void main(String[] args) {Vector<String> vector = new Vector<>();vector.add("Apple");vector.add("Banana");vector.add("Cherry");vector.add("Orange");System.out.println("=== Vector遍历方式演示 ===");// 1. 传统for循环System.out.println("1. 传统for循环:");for (int i = 0; i < vector.size(); i++) {System.out.println("索引 " + i + ": " + vector.get(i));}// 2. 增强for循环System.out.println("\n2. 增强for循环:");for (String fruit : vector) {System.out.println("元素: " + fruit);}// 3. 迭代器遍历System.out.println("\n3. 迭代器遍历:");Iterator<String> iterator = vector.iterator();while (iterator.hasNext()) {System.out.println("元素: " + iterator.next());}// 4. Vector特有的Enumeration遍历System.out.println("\n4. Enumeration遍历:");Enumeration<String> enumeration = vector.elements();while (enumeration.hasMoreElements()) {System.out.println("元素: " + enumeration.nextElement());}// 5. forEach方法（Java 8+）System.out.println("\n5. forEach方法:");vector.forEach(fruit -> System.out.println("元素: " + fruit));}
}

3.8 搜索与检查操作

public class VectorSearchOperations {public static void main(String[] args) {Vector<String> vector = new Vector<>();vector.add("Apple");vector.add("Banana");vector.add("Cherry");vector.add("Banana");vector.add("Orange");System.out.println("=== Vector搜索操作演示 ===");// 元素存在性检查boolean containsApple = vector.contains("Apple");System.out.println("是否包含Apple: " + containsApple);// 查找元素索引int firstIndex = vector.indexOf("Banana");int lastIndex = vector.lastIndexOf("Banana");System.out.println("Banana第一次出现位置: " + firstIndex);System.out.println("Banana最后一次出现位置: " + lastIndex);// 从指定位置开始搜索int indexFrom = vector.indexOf("Banana", 2);System.out.println("从位置2开始搜索Banana: " + indexFrom);// 检查包含所有元素Vector<String> checkList = new Vector<>();checkList.add("Apple");checkList.add("Cherry");boolean containsAll = vector.containsAll(checkList);System.out.println("是否包含所有检查元素: " + containsAll);}
}

3.9 数组转换操作

public class VectorArrayConversion {public static void main(String[] args) {Vector<String> vector = new Vector<>();vector.add("Apple");vector.add("Banana");vector.add("Cherry");System.out.println("=== Vector数组转换演示 ===");// 转换为Object数组Object[] objectArray = vector.toArray();System.out.println("Object数组:");for (Object obj : objectArray) {System.out.println(obj);}// 转换为指定类型数组String[] stringArray = vector.toArray(new String[0]);System.out.println("String数组:");for (String str : stringArray) {System.out.println(str);}// 使用指定大小的数组String[] sizedArray = vector.toArray(new String[vector.size()]);System.out.println("指定大小数组长度: " + sizedArray.length);}
}

3.10 线程安全演示

public class VectorThreadSafety {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {System.out.println("=== Vector线程安全演示 ===");Vector<Integer> sharedVector = new Vector<>();// 创建任务：向Vector中添加元素Runnable addTask = () -> {String threadName = Thread.currentThread().getName();for (int i = 0; i < 50; i++) {sharedVector.add(i);System.out.println(threadName + " 添加: " + i);try {Thread.sleep(10); // 模拟处理时间} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}};// 创建多个线程同时操作VectorThread thread1 = new Thread(addTask, "线程-1");Thread thread2 = new Thread(addTask, "线程-2");Thread thread3 = new Thread(addTask, "线程-3");thread1.start();thread2.start();thread3.start();// 等待所有线程完成thread1.join();thread2.join();thread3.join();System.out.println("最终Vector大小: " + sharedVector.size());System.out.println("预期大小: 150, 实际大小: " + sharedVector.size());System.out.println("数据一致性: " + (sharedVector.size() == 150));}
}

四、List集合总结

4.1 List接口核心特性

有序性保证

严格保持元素的插入顺序
每个元素有确定的索引位置（0-based）

元素可重复性

允许存储重复元素
通过equals()方法判断元素相等性

索引操作支持

支持通过索引直接访问、插入、删除元素
提供丰富的基于索引的操作方法

4.2 三大List实现类对比

特性	ArrayList	LinkedList	Vector
底层结构	动态数组	双向链表	动态数组
线程安全	否	否	是
查询性能	O(1)	O(n)	O(1)
增删性能	O(n)	O(1)	O(n)
内存占用	较小	较大	较小
扩容策略	1.5倍	无	2倍
推荐使用	推荐	特定场景	不推荐