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

6 楼 NanguoCoffee 2011-02-25  

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。

5 楼 starcheney 2011-02-25  

luciferdevil 写道

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

好像不是哦。。。

4 楼 luciferdevil 2011-02-25  

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

3 楼 gtssgtss 2011-02-25  

仅仅同步意义不大，能做到线程安全才给力

2 楼 ahopedog2 2011-02-25  

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。

1 楼 peterwei 2011-02-24  

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。