Vector和ArrayList的本质区别到底是什么？

昨天又看人讨论这个问题，发个帖，为新手整理思路，正本清源。

很多人面试、被面试的时候都会被反复问到这个蛋疼的问题：Vector和ArrayList区别是什么？（同理StringBuffer & StringBuilder,Hashtable & HashMap,etc.）

我想很多人都会说出这个以讹传讹了好多年的标准答案：Vector是同步的，ArrayList不是。

其实最主要的核心差别是(抛开API层面的接口关系不讲)，JDK1.4之前的这些类，API里面的public函数，都加了synchronized关键字，而JAVA5之后的ArrayList之类的结构，则取消了这个同步关键字限制。

 

取消是必然的，因为这个“同步”，现实在并发环境中起不到作用。

为了把问题简单一点，我们来看一个这样的结构。

public class MyList {
  private int length = 0;

  public synchronized int add(Object newElement) {
    //做添加的操作,blablabla
     length++;
  }

  public synchronized int size() {
    return this.length;
  }
  
}

好的，现在有一个MyList的实例，myList，被某线程的两个实例并发访问，线程A和线程B。

我们看看如果该线程类的实例，线程A和B都执行这样代码：

public void run() {
  if (myList.size() == 0) {
  //BTW:ArrayList里面应该用isEmpty()代替
    myList.add(new Element());
  }

}

 

让我们看看这个MyList类的代码是Thread Safe的吗？假设一个如下的执行顺序：

1.线程A执行myList.size()，这时候线程B也进入了myList.size()，但是只能等线程A的myList.size()执行完毕

2.线程A的myList.size()执行完毕，再没有执行add之前，线程B执行了myList.size()

3.线程A执行了add，无论如何，这时候线程B也要执行add了，因为都满足了myList.size() == 0

run()函数里面的逻辑并没有正确的被执行。

 

synchronized 加在非静态函数上，相当于instance作为锁，即等价于：

synchronized (this) {
 //code...
}

这个锁的粒度非常不好，即难以保证类内部的成员变量在并发下保持一致（如果有多个成员变量的话），也没法保证外面调用者的宏观逻辑是正确的，反倒降低了整体性能。

所以在JAVA5之后，JAVA把这个事情扔给了程序员，数据结构只是作为基础代码存在。

 

更具体的说，很多朋友都知道StringBuilder性能比StringBuffer好不少，其实作为项目整体层面来说，锁和拷贝是降低性能的罪魁祸首，尤其对于性能要求很极端的项目，应该尽量减少不必要的锁和拷贝；当然sun是提供api的，就更不能加入这样的不必要的同步代码了。

 

开发当中，如果一定需要锁，可以为具体的要保护的无关系的成员变量单独分配锁，这样可以保证获得最大的性能。

 

其实JAVA5还提供了很多用于并发的数据结构，比如ConcurrentMap的putIfAbsent就在一个比较好的粒度上给简化了程序员的代码，不会犯前面这个反例的错误。

 

将来，如果在scala、F#等FP语言能够普及，程序员也许不必再考虑这么多的并发问题。

评论

26 楼 Crusader 2011-02-25  

NanguoCoffee 写道

LS几位大哥，线程安全的概念是什么呀？ 弄清楚没？
我理解的线程概念：
如果某个个类的一个对象，对于能够修改这个对象状态(如add)或者调用其他方法会影响其结果(如get)的任何方法，多线程调用任一方法时，能够保证任意时刻仅有一个线程能执行，
那么这个类就是线程安全的类。

怎么看你这句话都是错的，单CPU有真正意义上的线程"并发"吗?

25 楼 i2534 2011-02-25  

NanguoCoffee 写道

flashing 写道

wwj85523 写道

楼主，你不要在这里误倒新人
多线程编程中，一般用Vector，而不用ArrayList。
除非你自己喜欢写轮子，要自己加锁。

我擦，我都有拿脑袋撞墙的心了。

+1

+1
hashtable和vecotr,我都快忘记还有这些东西了.
1.5的JUC明明提供了更安全,更简单的方式,为什么还要这些老旧的古董呢?

24 楼 youjianbo_han_87 2011-02-25  

本质区别看源码吧。。。。

23 楼 NanguoCoffee 2011-02-25  

flashing 写道

wwj85523 写道

楼主，你不要在这里误倒新人
多线程编程中，一般用Vector，而不用ArrayList。
除非你自己喜欢写轮子，要自己加锁。

我擦，我都有拿脑袋撞墙的心了。

+1

22 楼 flashing 2011-02-25  

wwj85523 写道

楼主，你不要在这里误倒新人
多线程编程中，一般用Vector，而不用ArrayList。
除非你自己喜欢写轮子，要自己加锁。

我擦，我都有拿脑袋撞墙的心了。

21 楼 ironsabre 2011-02-25  

haigui.chen 写道

ironsabre 写道

haigui.chen 写道

谁说Vector线程安全，我和谁急

我觉得你没有真的理解线程安全。

可能是，在put if absent 下面，vector还会是线程安全的么？

vector本身是线程安全的，放在哪都是。
但vector本身的线程安全不能保证你使用了vector的应用程序是线程安全的。
懂了吗？

20 楼 wwj85523 2011-02-25  

楼主，你不要在这里误倒新人
多线程编程中，一般用Vector，而不用ArrayList。
除非你自己喜欢写轮子，要自己加锁。

19 楼 haigui.chen 2011-02-25  

ironsabre 写道

haigui.chen 写道

谁说Vector线程安全，我和谁急

我觉得你没有真的理解线程安全。

可能是，在put if absent 下面，vector还会是线程安全的么？

18 楼 javantsky 2011-02-25  

LZ举的例子是并发编程里面的原子性问题，和vector的线程安全扯在一块容易误导人呀

17 楼 ironsabre 2011-02-25  

haigui.chen 写道

谁说Vector线程安全，我和谁急

我觉得你没有真的理解线程安全。

16 楼 haigui.chen 2011-02-25  

谁说Vector线程安全，我和谁急

15 楼 lewisw 2011-02-25  

ironsabre 写道

lz想表达的应该是：Vector这类api级别的同步，对于实际应用程序来说，意义不大。
你仍然需要在实际应用程序的应用级别再做同步，才能保证应用的线程安全。

说的很对，楼主的问题很有代表性。

14 楼 NanguoCoffee 2011-02-25  

liuningbo 写道

我没记错的话，StringBuffer是基于StringBuider的吧？

像这样的问题，谁都别信，翻翻源码就清楚了。

13 楼 ironsabre 2011-02-25  

lz想表达的应该是：Vector这类api级别的同步，对于实际应用程序来说，意义不大。
你仍然需要在实际应用程序的应用级别再做同步，才能保证应用的线程安全。

12 楼 liuningbo 2011-02-25  

NanguoCoffee 写道

LS几位大哥，线程安全的概念是什么呀？ 弄清楚没？
我理解的线程概念：
如果某个个类的一个对象，对于能够修改这个对象状态(如add)或者调用其他方法会影响其结果(如get)的任何方法，多线程调用任一方法时，能够保证任意时刻仅有一个线程能执行，
那么这个类就是线程安全的类。

从这个概念上来说StringBuffer, Vector都是线程安全的。

但是对于
if(!vector.contains(...)){
  vector.add(..)
}

这段代码在多线程情况下并不安全，但不能说：vector不是线程安全的。
因此在：
单线程下：Vector，StringBuffer的线程安全特性是额外的消耗
多线程下：Vector，StringBuffer的线程安全特性在绝大多数情况下不起作用。

因此催生了ArrayList 和StringBuider的出现，并将并发控制交给程序员。

我没记错的话，StringBuffer是基于StringBuider的吧？

11 楼 luciferdevil 2011-02-25  

starcheney 写道

luciferdevil 写道

StringBuffer 和StringBuilder 貌似就是线程安全的差别吧

好像不是哦。。。

StringBuffer： 可改变的Unicode字符序列
允许并发操作，是线程安全的
StringBulder： 可改变的Unicode字符序列
操作同StringBuffer，只是不支持并发操作，非线程安全的

来自：http://miaoge.iteye.com/blog/773784

10 楼 ironsabre 2011-02-25  

LZ你没有明白线程安全是指什么。
比如你的例子，MyList他只要保证同时只有一个线程能进入Add或Size，MyList就是线程安全的。

9 楼 flashing 2011-02-25  

NanguoCoffee 写道

LS几位大哥，线程安全的概念是什么呀？ 弄清楚没？
我理解的线程概念：
如果某个个类的一个对象，对于能够修改这个对象状态(如add)或者调用其他方法会影响其结果(如get)的任何方法，多线程调用任一方法时，能够保证任意时刻仅有一个线程能执行，
那么这个类就是线程安全的类。

从这个概念上来说StringBuffer, Vector都是线程安全的。

但是对于
if(!vector.contains(...)){
  vector.add(..)
}

这段代码在多线程情况下并不安全，但不能说：vector不是线程安全的。
因此在：
单线程下：Vector，StringBuffer的线程安全特性是额外的消耗
多线程下：Vector，StringBuffer的线程安全特性在绝大多数情况下不起作用。

因此催生了ArrayList 和StringBuider的出现，并将并发控制交给程序员。

同意。这里可能我表达的稍微有点问题，其实对于对并发理解不够深刻的程序员来说，说vector是线程安全的可能会是一个误导；你说得对，的确在某一个确切的时间点是不存在问题的，但是实际应用中，几乎99%的时候都是：
if(!vector.contains(...)){
  vector.add(..)
}
这种代码，所以vector等结构本身的synchronized就是画蛇添足。

其实最核心的问题是：任何时候程序员写了一个synchronized，都要清楚的知道，这个synchronized到底要保护什么？

8 楼 flashing 2011-02-25  

ahopedog2 写道

第一例子MyList，并不能说明MyList未保证线程安全。原因是调用上的错误，MyList提供的同步是对length，进行的。

这应该使用错误的问题，并不能说明什么。

是的，那个MyList只不过是Vector，StringBuffer等类的代码的一个缩影，的确那是不合理的，是个反例。

7 楼 flashing 2011-02-25  

其实我是就是想说：不是加了个synchronized就是线程安全了，没有任何误导。
Vector的同步完全是没必要的，只能降低性能。
线程安全的关键在于控制的的粒度。

peterwei 写道

引用

我想很多人都会说出这个以讹传讹了好多年的标准答案：Vector是同步的，ArrayList不是。

这有什么错吗？你的文章好像是说这个是错的一样。我认为会误导人。

引用

其实最主要的核心差别是(抛开API层面的接口关系不讲)，JDK1.4之前的这些类，API里面的public函数，都加了synchronized关键字，而JAVA5之后的ArrayList之类的结构，则取消了这个同步关键字限制。

那1.4呢？有没有取消？我们谈论的不是版本的区别，而是vector和arraylist,特别是以1.4开始的。

至于线程安全的ArrayList,1.5开始添加了concurrent包，有CopyOnWriteArrayList可用。

我的观点还是：Vector和ArrayList都是基于数组实现的，其中ArrayList是非线程安全的。Vector是基于Synchroinzed实现的线程安全的ArrayList，但在插入元素时容量扩充机制和ArrayList稍有不同，并可通过传入capacityIncrement来控制容量的扩充。