Java中Vector和List的區別

一、Vector和List的概述

在Java中，Vector和List都是用於存儲一組元素的容器，它們都實現了List接口，因此擁有List特徵：元素可重複，有序。但是，它們之間還存在一些差異。

import java.util.*;

public class Vector_vs_List {
    public static void main(String[] args) {
        Vector<String> vector = new Vector<>();
        vector.add("Java");
        vector.add("Python");
        vector.add("C++");
        vector.add("C#");

        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Java");
        list.add("Python");
        list.add("C++");
        list.add("C#");

        System.out.println("Vector: " + vector);
        System.out.println("List: " + list);
    }
}

以上代碼創建了一個Vector和一個List容器，並將一些元素添加到容器中，然後輸出它們。運行結果：

Vector: [Java, Python, C++, C#]
List: [Java, Python, C++, C#]

Vector和List存儲的數據是一樣的，但是它們的內部實現機制有所不同，下面我們分別進行探究。

二、Vector和List的內部實現

1. Vector的內部實現

Vector是線程安全的，很早就出現在Java中，它的內部實現是採用數組來存儲元素。

當Vector容量不足時，會進行擴容操作，即創建一個更大的數組，將原數組的內容複製到新數組中，增加容量。

默認情況下，Vector容量每次擴增為原來的2倍。即當Vector容量不足時，Vector會創建一個新的長度是原長度2倍的底層數組，將原數組元素複製到新數組，然後再將新增元素添加到數組中。如果Vector中的元素數量不斷增加，就需要不斷進行擴容操作，而且每次擴容都要複製數組，降低了性能。

以下是Vector擴容的代碼示例：

private void grow(int minCapacity) {
    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);
}

其中，minCapacity指的是需要容器具備的最小容量，而capacityIncrement是Vector每次擴容的容量增量。

2. List的內部實現

List的實現類有很多，比如ArrayList、LinkedList等，其中ArrayList是最常用的。

ArrayList也是用數組來存儲元素，但它的擴容機制不同於Vector。當ArrayList容量不足時，會創建一個新數組，並將原數組的內容複製到新數組中，同時利用System.arraycopy方法，實現數組的複製，以此來增加容量。

與Vector不同的是，ArrayList的默認擴容因子是1.5倍，而非2倍。

以下是ArrayList擴容的代碼示例：

private void grow(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

其中，”>>”是位運算符中的右移運算符。如：4 >> 1的結果是2。

三、Vector和List的區別

1. 線程安全性

Vector是線程安全的，因此可以在並發環境中使用。但是，由於線程安全的需求越來越多地被提出，Java官方也在後來的版本中提供了其他數據結構，如ConcurrentHashMap等，替代了許多早期的容器功能。

List是非線程安全的，也就是說，當多個線程同時對一個List進行操作時，可能會破壞原來的數據結構。此時可以採用線程安全的List實現，如CopyOnWriteArrayList。

2. 性能

由於Vector在擴容時必須要複製其內部數組，因此在元素數量較大時，其性能會受到影響。

ArrayList的擴容機制雖然相對於Vector更為高效，但由於其底層還是採用數組實現，因此在插入或刪除元素時，需要移動整個數組的元素，性能也是比LinkedList要低的。

LinkedList在進行插入和刪除操作時，只需要調整前後元素的指針，因此實際上會更為高效。不過，它也有自己的缺點，就是它不支持隨機訪問，如果需要訪問某個元素，只能從頭節點開始不斷遍歷。

3. 使用場景

如果在操作較少的情況下，選擇使用ArrayList可能會更高效，它支持快速隨機訪問，不需要像LinkedList那樣進行遍歷。但如果插入和刪除操作較為頻繁，那就選擇LinkedList更為合適。

另外，如果需要在多線程環境中使用，可以選擇使用ConcurrentHashMap等線程安全的容器。

四、總結

Vector和List都是用於存儲元素的容器，它們的底層實現機制略有不同，Vector的擴容機制性能較低，而ArrayList雖然擴容機制較為高效，但其在插入和刪除操作時也有性能問題。另外，在多線程環境下，需要使用線程安全的容器。

import java.util.*;

public class Vector_vs_List {
    public static void main(String[] args) {
        Vector<String> vector = new Vector<>();
        vector.add("Java");
        vector.add("Python");
        vector.add("C++");
        vector.add("C#");

        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Java");
        list.add("Python");
        list.add("C++");
        list.add("C#");

        System.out.println("Vector: " + vector);
        System.out.println("List: " + list);
    }
}