SynchronizedList と Vector の間に違いはありますか? Java API がスレッドセーフな List のこれら 2 つの実装を提供するのはなぜですか?

Vector は、java.util パッケージ内のクラスです。SynchronizedList は、java.util.Collections の静的な内部クラスです。

マルチスレッドのシナリオでは、Vector クラスを直接使用するか、Collections.synchronizedList(List list) メソッドを使用してスレッドセーフなリストを返すことができます。

では、SynchronizedList と Vector には何か違いがあるのでしょうか? なぜ Java API はこれら 2 つのスレッドセーフな List 実装を提供するのでしょうか?

まず、Vector と Arraylist は両方とも List のサブクラスであり、それらの基礎となる実装は同じであることがわかります。list1したがって、次の 2 つの合計の差は次のとおりですlist2。

List<String> list = new ArrayList<String>();
List list2 =  Collections.synchronizedList(list);
Vector<String> list1 = new Vector<String>();

まず、いくつかの重要な方法を比較します。

1.1 追加メソッド

ベクターの実装:

public void add(int index, E element) {
    insertElementAt(element, index);
}

public synchronized void insertElementAt(E obj, int index) {
    modCount++;
    if (index > elementCount) {
        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index
                                                 + " > " + elementCount);
    }
    ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, elementCount - index);
    elementData[index] = obj;
    elementCount++;
}

private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

synchronizedListの実装:

public void add(int index, E element) {
   synchronized (mutex) {
       list.add(index, element);
   }
}

ここでは、ArrayList の add() メソッドが同期コードブロックを使用して呼び出されます。ArrayListのaddメソッドの内容は以下のとおりです。

public void add(int index, E element) {
    rangeCheckForAdd(index);
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                     size - index);
    elementData[index] = element;
    size++;
}
private void rangeCheckForAdd(int index) {
    if (index > size || index < 0)
        throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

上記の 2 つのコードには 2 つの違いがあります。1. Vector は同期メソッドを使用して実装され、synchronizedList は同期コードブロックを使用して実装されます。2. 両者は配列の容量を拡張する方法が異なります（容量拡張における両者の加算方法の違いは、ArrayListとVectorの違いでもあります）。

1.2 削除メソッド

synchronizedListの実装:

public E remove(int index) {
    synchronized (mutex) {return list.remove(index);}
}

ArrayListクラスのremoveメソッドは以下のとおりです。

public E remove(int index) {
    rangeCheck(index);

    modCount++;
    E oldValue = elementData(index);

    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                         numMoved);
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

    return oldValue;
}

ベクターの実装:

public synchronized E remove(int index) {
        modCount++;
        if (index >= elementCount)
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
        E oldValue = elementData(index);

        int numMoved = elementCount - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work

        return oldValue;
    }

Remove メソッドでは、一方が同期メソッドを使用し、もう一方が同期コードブロックを使用することを除いて、ほとんど違いがないことがわかりました。

他のメソッドを比較すると、SynchronizedList に実装されているメソッドは、ほとんどすべて同期コードブロックを使用して List をラップするメソッドであることがわかりました。List が ArrayList の場合、SynchronizedList と Vector の明らかな違いは、一方は同期コードブロックを使用し、もう一方は同期メソッドを使用することです。

3. 差異分析

データ増加の違い

内部実装メカニズムから、ArrayList と Vector は両方とも配列 (Array) を使用してコレクション内のオブジェクトを制御します。これら 2 つの型に要素を追加するとき、要素の数が内部配列の現在の長さを超える場合、それらはすべて内部配列の長さを拡張する必要があります。デフォルトでは、Vector は元の配列の長さを自動的に 2 倍にし、ArrayList は元の 50% なので、実際に必要なスペースよりも常に多くのスペースを占めるコレクションが作成されます。したがって、コレクションに大量のデータを保存したい場合は、コレクションの初期化サイズを設定することで不要なリソースのオーバーヘッドを回避できるため、Vector を使用するといくつかの利点があります。

同期コードブロックと同期メソッドの違い

1. 同期コードブロックの範囲は同期方法の範囲よりも小さい場合がありますが、一般的に言えば、ロックの範囲はパフォーマンスに反比例します。

2. 同期ブロックはロックの範囲をより正確に制御できます (ロックの範囲はロックの取得から解放までの時間です)。また、同期メソッドのロックの範囲はメソッド全体です。。

3. 同期コードブロックはロックするオブジェクトを選択できますが、静的メソッドはこのオブジェクトのみをロックできます。

SynchronizedList は ArrayList のメソッドを同期コードブロックでラップしているだけであり、ArrayList と Vector の同名のメソッドのメソッド本体の内容に大きな違いはないため、ロックの範囲とロックの範囲に違いはありません。ロックされたオブジェクトの違いに関して言えば、SynchronizedList の同期コードブロックはミューテックスオブジェクトをロックし、Vector は this オブジェクトをロックします。では、ミューテックスオブジェクトとは何でしょうか? 実際、SynchronizedList にはオブジェクトを渡すことができるコンストラクターがあり、呼び出し時にオブジェクトが渡されると、ユーザーによって渡されたオブジェクトはロックされます。指定しない場合、このオブジェクトもロックされます。

したがって、これまでのところ、SynchronizedList と Vector には次の 2 つの違いがあります。 1. add メソッドが使用される場合、それらの拡張メカニズムが異なります。2.SynchronizedListはロックされているオブジェクトを指定できます。

ただし、すべてのものには「しかし」があります。SynchronizedList に実装されたクラスは、すべてが同期された同期コードブロックを使用するわけではありません。このうち、listIterator と listIterator(int Index) は同期しません。ただし、Vector はこのメソッドにメソッドロックを追加します。したがって、トラバーサルに SynchronizedList を使用する場合は、手動でロックする必要があります。

でも、でも、それなら、でも。

前の比較は、ArrayList から SynchronizedList への変換に基づいています。したがって、LinkedList をスレッドセーフにしたい場合、または途中での挿入と削除に便利な同期されたリンクリストが必要な場合は、基礎となるデータ構造を変更せずに、既存の LinkedList を SynchronizedList に直接変換できます。そして、これは Vector では実行できないことです。Vector の基礎となる構造は配列を使用して実装されており、配列は変更できないためです。

結局のところ、SynchronizedList と Vector の主な違いは次のとおりです。1. SynchronizedList には優れた拡張機能と互換性機能があります。彼はすべての List サブクラスをスレッドセーフなクラスに変換できます。 2. SynchronizedList を使用する場合、トラバース時に手動同期が必要です。3.SynchronizedListはロックされているオブジェクトを指定できます。