Java中Vector和List的区别

一、Vector和List的概述

在Java中，Vector和List都是用于存储一组元素的容器，它们都实现了List接口，因此拥有List特征：元素可重复，有序。但是，它们之间还存在一些差异。

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);
    }
}

以上代码创建了一个Vector和一个List容器，并将一些元素添加到容器中，然后输出它们。运行结果：

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

Vector和List存储的数据是一样的，但是它们的内部实现机制有所不同，下面我们分别进行探究。

二、Vector和List的内部实现

1. Vector的内部实现

Vector是线程安全的，很早就出现在Java中，它的内部实现是采用数组来存储元素。

当Vector容量不足时，会进行扩容操作，即创建一个更大的数组，将原数组的内容复制到新数组中，增加容量。

默认情况下，Vector容量每次扩增为原来的2倍。即当Vector容量不足时，Vector会创建一个新的长度是原长度2倍的底层数组，将原数组元素复制到新数组，然后再将新增元素添加到数组中。如果Vector中的元素数量不断增加，就需要不断进行扩容操作，而且每次扩容都要复制数组，降低了性能。

以下是Vector扩容的代码示例：

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指的是需要容器具备的最小容量，而capacityIncrement是Vector每次扩容的容量增量。

2. List的内部实现

List的实现类有很多，比如ArrayList、LinkedList等，其中ArrayList是最常用的。

ArrayList也是用数组来存储元素，但它的扩容机制不同于Vector。当ArrayList容量不足时，会创建一个新数组，并将原数组的内容复制到新数组中，同时利用System.arraycopy方法，实现数组的复制，以此来增加容量。

与Vector不同的是，ArrayList的默认扩容因子是1.5倍，而非2倍。

以下是ArrayList扩容的代码示例：

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，">>"是位运算符中的右移运算符。如：4 >> 1的结果是2。

三、Vector和List的区别

1. 线程安全性

Vector是线程安全的，因此可以在并发环境中使用。但是，由于线程安全的需求越来越多地被提出，Java官方也在后来的版本中提供了其他数据结构，如ConcurrentHashMap等，替代了许多早期的容器功能。

List是非线程安全的，也就是说，当多个线程同时对一个List进行操作时，可能会破坏原来的数据结构。此时可以采用线程安全的List实现，如CopyOnWriteArrayList。

2. 性能

由于Vector在扩容时必须要复制其内部数组，因此在元素数量较大时，其性能会受到影响。

ArrayList的扩容机制虽然相对于Vector更为高效，但由于其底层还是采用数组实现，因此在插入或删除元素时，需要移动整个数组的元素，性能也是比LinkedList要低的。

LinkedList在进行插入和删除操作时，只需要调整前后元素的指针，因此实际上会更为高效。不过，它也有自己的缺点，就是它不支持随机访问，如果需要访问某个元素，只能从头节点开始不断遍历。

3. 使用场景

如果在操作较少的情况下，选择使用ArrayList可能会更高效，它支持快速随机访问，不需要像LinkedList那样进行遍历。但如果插入和删除操作较为频繁，那就选择LinkedList更为合适。

另外，如果需要在多线程环境中使用，可以选择使用ConcurrentHashMap等线程安全的容器。

四、总结

Vector和List都是用于存储元素的容器，它们的底层实现机制略有不同，Vector的扩容机制性能较低，而ArrayList虽然扩容机制较为高效，但其在插入和删除操作时也有性能问题。另外，在多线程环境下，需要使用线程安全的容器。

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);
    }
}