Vector源码分析

Java-Base

简介

Vector矢量队列，继承于AbstractList，实现了List, RandomAccess, Cloneable这些接口。支持相关的添加、删除、修改、遍历等功能。使用方法与ArrayList相似，主要区别在于Vector的方法是synchronized，相对线程安全。使用方法参考：ArrayList源码分析

继承关系：

java.lang.Object
   ↳     java.util.AbstractCollection<E>
         ↳     java.util.AbstractList<E>
               ↳     java.util.Vector<E>
public class Vector<E>
    extends AbstractList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {}

相对线程安全

参考：《深入理解Java虚拟机--JVM高级特性与最佳实践》

按照线程安全的“安全程度”由强至弱来排序，可以将Java语言中各种操作共享的数据分为以下5类：不可变、绝对线程安全、相对线程安全、线程兼容与线程对立。

绝对的线程安全的定义：一个类要达到“不管运行时环境如何，调用者都不需要任何额外的同步措施”通常需要付出很大的，甚至有时候是不切实际的代价。在Java API中标注自己是线程安全的类，大多数是不是绝对的线程安全。java.util.Vector就是这样的例子。Vector的add()、get()、size()方法都是被synchronized修饰，但是，即使它所有的方法都是被修饰成同步，也不意味着调用它的时候永远都不在需要同步手段了。

证明例子：

private static Vector<Integer> vector = new Vector<Integer>();
public static void main(String[] args) {
    while (true) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            vector.add(i);
        }
    Thread removeThread = new Thread(new Runnable() {
        public void run() {
            for (int i = 0; i < vector.size(); i++) {
                vector.remove(i);
            }
        }
    });
    Thread getThread = new Thread(new Runnable() {
        public void run() {
            for (int i = 0; i < vector.size(); i++) {
//          尝试加入首先判断i是否在vector size范围内，结果同样报错，
//              if (i < vector.size()) {
//                  continue;
//              }
                vector.get(i);
            }
        }
    });
    removeThread.start();
    getThread.start();
    //不要同时产生过多的线程，否则会导致操作系统假死
        while (Thread.activeCount() > 20) ;
    }
}

运行结果：执行例子get()会报错：java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException。

尝试用先行发生原则分析是否绝对线程安全：
1. 程序次序：不满足，remove(i)与get(i)在控制流顺序没有先行发生关系；
2. 管程锁定：不满足，remove(i)与get(i)方法都是synchronized修饰，但各自持有不同的锁，不满足管程锁定要求的同一个锁；
3. volatile变量：不满足，没有volatile修饰变量，无视；
4. 线程启动：不满足，removeThread.start()先与vector.remove(i)，getThread.start()先于vector.get(i)，但后两者明显没有关系；
5. 线程终止：不满足；
6. 线程中断：不满足；
7. 对象终结：不满足，不存在对象终结的关系；
8. 传递性：不满足，加入size()验证作为参考，假定A是remove()，B是size()验证，C是get()，B先于C，但A可能介乎于BC之间，也可能在B之前。因此不符合传递性。

结论：Vector作为相对线程安全对象，其单个方法带Synchronized修饰，是相对线程安全的，但Vector方法之间不是线程安全的，不能保证多个方法作用下的数据一致性。