Java 中数组和 Vector 的区别

2025年9月1日 | 阅读 6 分钟

在处理数据集时，数组和向量是两个常用的编程结构。虽然它们都用于存储相同类型的多个元素，但它们的特性、性能、灵活性和内存管理却大不相同。

什么是数组？

数组是一种基本的数据结构，存在于大多数编程语言（包括 Java）中，可用于存储元素集合。所有这些元素都具有共同的数据类型，并存储在彼此相邻的内存区域中。数组用于组织数据，以便可以快速搜索或排序链接的值集合。

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数组的特性

固定大小：数组的大小一旦指定就无法更改。这意味着我们在声明数组时需要知道并打算在其中存储多少个元素。

同质数据类型：数组的所有元素必须具有相同的数据类型。例如，整数数组只能存储整数，字符串数组只能存储字符串。

随机访问：由于数组允许对其元素进行随机访问，因此可以通过其索引号直接访问数组中的任何元素。由于数组的索引通常从 0 开始，因此第一个元素位于索引 0，第二个元素位于索引 1，依此类推。

连续内存分配：由于数组的元素在内存中是连续分配的，因此可以高效地访问它们。

数组示例

示例

public class Main {
	public static void main(String args[]) {
		// declaration and instantiation of an array
		int a[] = new int[5];
		a[0] = 10;// initialization
		a[1] = 20;
		a[2] = 70;
		a[3] = 40;
		a[4] = 50;
		// traversing array
		for (int i = 0; i < a.length; i++) {// length is the property of array
			System.out.println(a[i]);
		}
	}
}

编译并运行

输出

什么是向量？

向量是一种动态数组，可以根据需要更改大小。它是 Java 集合框架的一部分，实现了 List 接口，提供了一种按顺序存储元素的方法，类似于数组，但具有动态调整其大小的额外灵活性。

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向量的特性

动态调整大小：与数组不同，向量可以动态地扩展或收缩，以容纳比最初指定的更多的元素，或者根据它们当前包含的元素来消耗更少的存储空间。

通过同步实现线程安全：Vector 类的所有方法都是同步的。这意味着 Vector 在并发情况下运行时不需要额外的同步代码，因为它本身就是线程安全的。

允许重复值和 null 值：与其他 List 实现一样，向量允许 null 值和重复元素。

随机访问能力：与数组类似，向量允许对其元素进行随机访问，从而可以按索引位置快速获取元素。

Java 集合框架中的遗留状态：在 Java 中，Vector 被认为是一个遗留类，它包含在第一个 JDK 1.0 中。尽管如此，它实现了 List 接口，并已得到修改以与集合框架配合使用。

向量示例

示例

import java.util.Vector;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Creating a Vector
        Vector<Integer> numbers = new Vector<>();
        // Adding elements to the vector
        numbers.add(10);
        numbers.add(20);
        numbers.add(30);
        System.out.println("Vector after adding: " + numbers);
        // Accessing the elements
        System.out.println("First element: " + numbers.get(0));
        // Modifying an element's
        numbers.set(1, 99); // Change value at index 1
        System.out.println("After modification: " + numbers);
        // Removing of an element
        numbers.remove(0); // Remove element at index 0
        System.out.println("After removal: " + numbers);
        // Iterating through the Vector
        System.out.println("Iterating Vector:");
        for (Integer num : numbers) {
            System.out.println(num);
        }
        //  Size of a vector
        System.out.println("Size of Vector: " + numbers.size());
    }
}

编译并运行

输出

Vector after adding: [10, 20, 30]
First element: 10
After modification: [10, 99, 30]
After removal: [99, 30]
Iterating Vector:
99
30
Size of Vector: 2

数组和向量之间的区别

方面	Array	Vector
大小	声明后大小固定；运行时无法更改。	大小动态；添加或删除元素时可以增长或缩小。
内存分配	在创建时分配，一块连续的内存块。	动态分配；需要时自动增加容量。
性能	通常更快，因为没有同步或重新调整大小的开销。	由于同步和重新调整大小的开销，速度略慢。
线程安全	不同步；在多线程使用中需要手动同步。	默认同步，线程安全。
内置方法	没有用于插入、删除或搜索的内置方法；只有索引访问。	提供 add()、remove()、contains()、clear() 等内置方法。
元素访问	通过 array[index] 访问；时间复杂度为 O(1)，速度快。	通过 get(index) 或 elementAt(index) 访问；时间复杂度也为 O(1)。
数据类型	同质；只能存储一种类型（原始类型或对象）。	同质，可以定义泛型类型（例如，Vector<Integer>）。
初始化	int[] arr = {1, 2, 3}; 或 new int[5];	Vector<Integer> v = new Vector<>();
插入和删除	必须手动完成；需要移动元素。	内置方法会自动处理插入和删除。
用例	当元素数量固定且提前可知时最佳。	当元素数量在运行时可能发生变化，并且需要线程安全时最佳。

数组和向量的选择题

问 1. 关于 Java 中的数组，以下哪个陈述是正确的？

数组可以在运行时更改大小
数组可以存储多种数据类型的元素
数组将元素存储在连续的内存位置
数组默认提供同步访问

答案：C

解释： Java 数组通过将相同类型的所有成员存储在附近的（连续的）内存区域中，从而实现快速的基于索引的访问。它们不同步，并且一旦声明，大小就是固定的。

问 2. 以下 Java 代码的输出是什么？

int[] arr = {10, 20, 30};
arr[1] = 99;
System.out.println(arr[1]);

10
20
99
编译错误

答案：C

解释：索引 1 处的元素被替换为 99。数组允许直接基于索引修改元素。

3. 以下 Java 代码的输出是什么？

import java.util.Vector;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Vector<String> v = new Vector<>();
        v.add("A");
        v.add("B");
        v.set(1, "C");
        System.out.println(v);
    }
}

[A, C]
[C, B]
[A, B]
编译错误

答案： A

解释： set() 方法会替换给定索引处的元素。这里，索引 1 处的“B”被替换为“C”，因此向量变为 [A, C]。

问 4. 关于数组和向量之间的性能，以下哪个说法是正确的？

数组总是比向量慢
数组通常更快，因为它们没有同步开销
向量通常更快，因为它们是同步的
在所有情况下，两者的性能都相同

答案： B

解释：向量同步会增加性能开销，但能保证线程安全。总的来说，数组在单线程场景下性能更好，因为它们不同步。

问 5. 在哪种情况下，使用 Vector 而不是 Array 更好？

当元素数量固定时
当元素数量可能发生变化且需要线程安全时
当需要存储原始类型时
当元素必须存储在连续内存中时

答案： B

解释：由于向量是同步的且可动态调整大小，因此它们适用于具有不稳定集合大小的多线程系统。

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示例

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