看山聊并发:Java 中 Vector 和 SynchronizedList 的区别

Java 中 Vector 和 SynchronizedList 的区别

你好,我是看山。

本文还是折腾 Java 中的队列,上次比较了 Vector、ArrayList、CopyOnWriteArrayList、SynchronizedList,当时感觉挺明白,后来想想又有些不理解的地方,所以今天在重新翻出来研究一下,我承认我钻了牛角尖了。

Vector虽然种种问题,但是都属于设计上的问题,为什么不在后续版本中进行优化呢?HashMap就优化了好几次。而SynchronizedList这个内部类(也就是通过Collections.synchronizedList(new ArrayList())创建的),也是采用了和Vector类似的同步方式(区别是一个在方法体、一个在方法块上,差别不大),为什么大家还是舍弃Vector呢?

其实,在 JDK 中,Vector一直没有被标记为Deprecated,也就是说,虽然外界传说Vector有各种问题,但是从 JDK 官方,从没有认为这个亲儿子没用。

所以,大家不用Vector的原因就剩下两种:

  1. 其他队列比Vector更加适合,优中选优
  2. 大家都说Vector不好用,那我也不用了【个人感觉这种概率更大】

因为Vector主要是数组结构,所以下面大部分的对比都是比较的是针对ArrayList的同步封装。

有了Vector为什么还要有SynchronizedList

这个问题的答案是从 StackOverflow 中找到的。

在 JDK 1.2 之前,Collections是独立类库,不是 JDK/JRE 中的一部分。当时synchronized性能特别差,很多场景不需要使用同步方式,所以,独立类库的开发者删除了同步操作,这个应该就是ArrayList的前身。但是,少部分场景还是需要使用同步,于是就有了SynchronizedList,一个可以包装所有List子类的包装类,这个类在几乎所有方法上都加上了synchronized同步,这个设计与Vector相似。

古人说“文人相轻”,其实在编码界也是有鄙视链的。在这里就是:虽然我的设计和你的设计类似,但是我的设计就是比你的好。不过,Collections确实设计更优。

一个SynchronizedList实现所有List的同步

SynchronizedList定位是包装类,可以包装所有List的子类。也就是说,无论是ArrayList还是LinkedList都能过实现同步,完全不会修改底层数据结构,既实现的同步,又保留了底层接口的优点。比如LinkedList的插入、删除效率,ArrayList的顺序读取。而且,一个包装类就解决所有List子类的同步需求,完全不需要重复实现一遍。

相对而言,Vector就比较霸道了,任何想要同步的队列,都需要转换为Vector的数组结构。大家都知道,数组存储需要连续空间,顺序读取效率表现优秀,但是插入和删除效率就比较差了。

将迭代器的同步权利交给用户

同步方法中SynchronizedListVector很类似,不过迭代器方法有了不同想法。

看源码就知道,SynchronizedList中的iteratorlistIterator方法都没有实现同步,所以在获取迭代器的时候不会阻塞。

public Iterator<E> iterator() {
    return list.iterator(); // Must be manually synched by user!
}

public ListIterator<E> listIterator() {
    return list.listIterator(); // Must be manually synched by user
}

public ListIterator<E> listIterator(int index) {
    return list.listIterator(index); // Must be manually synched by user
}

如果需要迭代的话,直接用synchronized包一下队列对象就可以了,代码如下:

final List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
list.add("A");
list.add("B");
list.add("C");
final Iterator<String> iterator = list.iterator();

synchronized (list) {
    while (iterator.hasNext()) {
        final String next = iterator.next();
        System.out.println(next);
    }
}

我们再看下Vector迭代器实现:

/**
    * An optimized version of AbstractList.Itr
    */
private class Itr implements Iterator<E> {
    int cursor;       // index of next element to return
    int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
    int expectedModCount = modCount;

    public boolean hasNext() {
        // Racy but within spec, since modifications are checked
        // within or after synchronization in next/previous
        return cursor != elementCount;
    }

    public E next() {
        synchronized (Vector.this) {
            checkForComodification();
            int i = cursor;
            if (i >= elementCount)
                throw new NoSuchElementException();
            cursor = i + 1;
            return elementData(lastRet = i);
        }
    }

    public void remove() {
        if (lastRet == -1)
            throw new IllegalStateException();
        synchronized (Vector.this) {
            checkForComodification();
            Vector.this.remove(lastRet);
            expectedModCount = modCount;
        }
        cursor = lastRet;
        lastRet = -1;
    }

    // 此处省略一些方法
}

Vector的迭代器用synchronized (Vector.this)加锁,其实也是对当前类实例加锁,和我们自己实现的加锁方式一致。当然,从这点上来说,Vector能够保证在开发人员无意识的情况下,避免为同步造成的错误,这也是Vector的一个优点。

Vector不完全一无是处

虽然Vector在其他地方败给了Collections,但是在扩容这方面,还有一个可取之处。先看看Vector的扩容方法:

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);
}

在计算新数组长度的时候,会检查capacityIncrement是否大于 0,如果是,就扩容capacityIncrement的大小。就是说,在Vector中可以指定扩容大小,如果没有指定,默认扩容到原来的 2 倍;而ArrayList只能扩容到 1.5 倍,没有办法自定义扩容大小。

仔细想想,这点并没有什么用处。

文末总结

  1. Vector内部结构是数组,与Collections.synchronizedList(new ArrayList())类似。
  2. Vector可以指定扩容大小,默认是扩容到原数组长度的 2 倍;ArrayList不能指定扩容大小,直接扩容到原数组大小的 1.5 倍。
  3. SynchronizedList是一个包装类,可以将List子类都包装为同步队列,从非线程安全队列转为线程安全队列,没有性能延迟,直接包装即可;Vector是一个基于数组的同步队列,其他队列想要转换为Vector,需要有数据拷贝。
  4. SynchronizedList的迭代器没有做同步,需要用户自己实现;Vector的迭代器做好了同步,开发人员不需要关心同步。
  5. Vector至今未标记Deprecated,而且随着 JDK 发布,也在更新实现。虽然 JDK 承诺兼容,但是一直没有标记过期,其用意不得而知。

推荐阅读

  1. Why is Java Vector (and Stack) class considered obsolete or deprecated?
  2. In java, Vector and Collections.synchronizedList are all synchronized, what’s the difference?

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