Java 中的 ArrayList 与 Vector 深度对比

1. 概述

在本篇文章中，我们将重点分析 Java 中 ArrayList 和 Vector 的区别。这两个类都属于 Java 集合框架，并且都实现了 java.util.List 接口。

不过，它们在实现层面存在显著差异。

2. 主要差异一览

先快速过一下两者的几个核心差异点，后续我们会逐个深入探讨：

✅ 线程安全（Synchronization）：Vector 是线程安全的，而 ArrayList 不是。
✅ 扩容机制（Size Growth）：当容量不足时，Vector 会将容量翻倍，而 ArrayList 只增加 50%。
✅ 迭代方式（Iteration）：Vector 支持 Iterator 和 Enumeration 两种遍历方式，而 ArrayList 只支持 Iterator。
✅ 性能（Performance）：由于同步机制的存在，Vector 的操作通常比 ArrayList 慢。
✅ 框架归属（Framework）：ArrayList 是集合框架的一部分，从 JDK 1.2 开始引入；而 Vector 是早期版本中的遗留类。

3. Vector 简介

由于我们已经有详细的 ArrayList 教程，这里不再赘述其 API 和使用方法。我们主要来看 Vector 的一些关键特性。

简单来说，**Vector 是一个可变大小的数组**，它可以根据元素的增删自动调整容量。

创建一个 Vector 的方式如下：

Vector<String> vector = new Vector<>();

默认构造器会创建一个初始容量为 10 的空 Vector。

添加几个元素：

vector.add("baeldung");
vector.add("Vector");
vector.add("example");

使用 Iterator 进行遍历：

Iterator<String> iterator = vector.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    String element = iterator.next();
    // ...
}

或者使用 Enumeration 遍历：

Enumeration e = vector.elements();
while(e.hasMoreElements()) {
    String element = e.nextElement();
    // ... 
}

接下来，我们更深入地探讨其中几个关键点。

4. 并发处理

前面我们提到 Vector 是线程安全的，而 ArrayList 不是。现在我们来看一下具体原因。

如果你查看 Vector 的源码，会发现它的大部分方法都使用了 synchronized 关键字：

public synchronized E get(int index)

✅ 这意味着同一时间只有一个线程可以访问某个 Vector 实例的方法。

⚠️ 但要注意，这种“方法级同步”并不足以保证复合操作的线程安全。比如多个步骤组合的操作（如先检查再插入），仍然需要我们自己加锁来保证原子性。

相比之下，ArrayList 的方法没有同步机制，线程安全的责任交给了开发者。

如果需要线程安全的 ArrayList，可以使用如下替代方案：

vector.get(1); // synchronized
Collections.synchronizedList(arrayList).get(1); // 同样是同步的

或者使用更现代的并发集合类，比如：

CopyOnWriteArrayList
Collections.synchronizedList()

5. 性能对比

由于 Vector 的同步机制，它的性能通常比 ArrayList 差很多。

为了直观对比两者的性能差异，我们使用 JMH 编写了一个简单的基准测试。

5.1 `get()` 方法性能测试

@Benchmark
public Employee testGet(ArrayListBenchmark.MyState state) {
    return state.employeeList.get(state.employeeIndex);
}

@Benchmark
public Employee testVectorGet(ArrayListBenchmark.MyState state) {
    return state.employeeVector.get(state.employeeIndex);
}

测试配置为 3 个线程，10 次预热迭代，结果如下：

Benchmark                         Mode  Cnt   Score   Error  Units
ArrayListBenchmark.testGet        avgt   20   9.786 ± 1.358  ns/op
ArrayListBenchmark.testVectorGet  avgt   20  37.074 ± 3.469  ns/op

✅ 可以看出，ArrayList#get() 的速度大约是 Vector#get() 的 3 倍。

5.2 `contains()` 方法性能测试

@Benchmark
public boolean testContains(ArrayListBenchmark.MyState state) {
    return state.employeeList.contains(state.employee);
}

@Benchmark
public boolean testContainsVector(ArrayListBenchmark.MyState state) {
    return state.employeeVector.contains(state.employee);
}

结果如下：

Benchmark                              Mode  Cnt  Score   Error  Units
ArrayListBenchmark.testContains        avgt   20  8.665 ± 1.159  ns/op
ArrayListBenchmark.testContainsVector  avgt   20  36.513 ± 1.266  ns/op

✅ 同样地，Vector 的 contains() 方法耗时也远高于 ArrayList。

6. 总结

本文我们详细对比了 Java 中 Vector 与 ArrayList 的区别，并深入分析了它们在并发处理、性能表现、扩容机制等方面的异同。

简单粗暴地说：

如果你不需要线程安全，直接用 ArrayList。
如果需要线程安全，推荐使用 Collections.synchronizedList() 或 CopyOnWriteArrayList，而不是 Vector。

📌 完整代码示例可以在 GitHub 找到。

Persistence

REST

Security