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Java集合框架中的Vector与Stack类的使用

P粉602998670

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发布时间:2026-01-10 15:47:40

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来源于php中文网

原创

Vector是线程安全但性能差的动态数组,所有方法加synchronized锁整个对象;Stack继承Vector但破坏封装性且已弃用,推荐ArrayDeque或ConcurrentLinkedDeque替代。

java集合框架中的vector与stack类的使用

Vector 是线程安全但性能差的动态数组

Vector 在 Java 早期版本中设计为 ArrayList 的线程安全替代品,所有方法(如 add()get()remove())都加了 synchronized。这导致单线程下明显慢于 ArrayList,且无法通过外部同步块优化——因为锁粒度是整个对象。

现代代码中基本不推荐直接使用 Vector,除非要对接遗留系统或必须满足 Enumeration 接口(比如某些老版 JMX 或 RMI 场景)。替代方案更常见:

  • 单线程:用 ArrayList + 手动同步(如 Collections.synchronizedList(new ArrayList())),可按需控制锁范围
  • 高并发读多写少:用 CopyOnWriteArrayList
  • 需要强一致性写操作:考虑 ConcurrentLinkedQueue 或分段锁结构
Vector v = new Vector<>();
v.add("a"); // 同步方法,内部调用 this.notifyAll()
v.addElement("b"); // 等价于 add(),历史遗留命名

Stack 继承自 Vector,但语义和设计都不合理

Stack 类继承自 Vector,并添加了 push()pop()peek()操作方法。问题在于:它暴露了父类全部的 Vector 方法(如 insertElementAt()removeElementAt()),破坏了栈的 LIFO 封装性;同时仍保留 Vector 的同步开销,而实际栈操作通常需要更细粒度控制。

Java 官方文档已明确标注 Stack 是“deprecated for removal”,JDK 21 起标记为待移除。真正该用的是:

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  • ArrayDeque:非线程安全,但性能最优(数组+双指针,无扩容拷贝抖动),支持 push() / pop() / peek()
  • 需要线程安全时:用 ConcurrentLinkedDeque(无界、lock-free)或包装 ArrayDeque + ReentrantLock
// 不要这样写
Stack stack = new Stack<>();
stack.push(1);
stack.pop();

// 应该这样写
Deque stack = new ArrayDeque<>();
stack.push(1);
stack.pop();

Vector 和 Stack 的序列化行为容易引发兼容性问题

两者都实现了 Serializable,但序列化字段是 elementData(Object[])、elementCount(int)和 capacityIncrement(int)。其中 capacityIncrement 在 Vector 构造时可设为非零值,用于控制扩容步长;但 ArrayList 没有这个字段,且 ArrayDeque 根本不序列化内部数组——这意味着跨版本反序列化 Vector/Stack 对象时,若接收端 JDK 升级或改用其他集合,极易抛出 InvalidClassException 或数据错乱。

更隐蔽的问题是:Stack 的 toString() 输出格式依赖 Vector 的实现,会显示类似 [1, 2, 3] 的列表形式,而非栈顶在前的直观表示,调试时易误判状态。

  • 避免在网络传输或持久化场景中直接序列化 Vector/Stack 实例
  • 如必须存档,先转成 List 或 JSON(如 Jackson 序列化 new ArrayList(stack)
  • 检查日志或监控输出是否误把 Stack 当作普通列表解析

从 Vector 切换到现代集合时要注意的边界行为

Vector 的一些行为与 ArrayList 不一致,容易在迁移时引入 bug:

  • Vector.size() 返回当前元素个数,但 Vector.capacity() 返回内部数组长度——ArrayList 没有 public 的 capacity 方法,得用反射或 ArrayList.class.getDeclaredField("elementData") 获取(不推荐)
  • Vector.removeElement(Object) 删除第一个匹配项并返回 boolean;而 ArrayList.remove(Object) 也返回 boolean,但 ArrayList.remove(int) 返回被删元素——注意重载歧义
  • Stack.search(Object) 返回“从栈顶起第几个位置”(1-indexed),而 ArrayList.indexOf() 是从头开始找(0-indexed),且找不到返回 -1

最常踩的坑是:用 stack.search(x) == 1 判断栈顶是否为 x,结果在换成 ArrayDeque 后逻辑失效——因为后者根本不提供 search 方法,得手动 deque.peekFirst().equals(x)

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