在日常的 Java 开中，我们经常会面临这样一个选择：当需要一个可以动态调整大小的数组时，应该选择 ArrayList 还是 Vector？虽然它们在表面上看起来非常相似，都实现了 List 接口，并且在底层都依赖于数组来存储数据，但在实际应用中，它们的行为和性能表现却有着天壤之别。
作为一名经历过 Java 并发编程演进的开发者，我们看到许多初学者甚至中级工程师仍然在这个问题上感到困惑。在这篇文章中，我们将不再局限于简单的对比表格，而是像资深工程师一样，深入源码层面去剖析它们的工作机制。我们将探讨同步机制带来的性能开销，详细解析扩容策略的差异，并结合 2026 年的云原生与 AI 辅助开发背景，展示如何在实际生产环境中做出明智的选择。
核心概念：动态数组与 List 接口
首先，让我们从基础开始。ArrayList 和 Vector 都是 INLINECODE1dae5d2d 接口的实现类。与 Java 中的普通数组（例如 INLINECODE11f6da2e）不同，普通数组一旦创建，其长度就是固定的。如果我们尝试向一个已满的数组中添加元素，程序就会抛出异常。而 ArrayList 和 Vector 解决了这个问题，它们能够根据需要动态地增长和收缩，以适应存储数据量的变化。
在底层，它们都维护了一个 INLINECODE0fd58502 数组。当我们添加的元素数量超过当前数组的容量时，它们会自动创建一个更大的数组，并将旧数组中的数据复制过去。这就是“动态可调整大小的数组”的原理。在现代 JVM（如 JDK 21+）中，这种数组复制操作通常由高度优化的本地方法（如 INLINECODE0deb625d）完成，但在高并发场景下，扩容仍然是一个“Stop-The-World”式的暂停点，需要我们特别注意。
基本语法示例：
// ArrayList 的基本用法
// 这里的 表示泛型，T 可以是任何类类型，如 String, Integer 等
ArrayList arrayList = new ArrayList();
// Vector 的基本用法
Vector vector = new Vector();
ArrayList 与 Vector 的深度对比
为了让你能够一目了然地看到它们的区别，我们准备了一张详细的对比表。但这只是开始，随后我们将对每一个关键点进行深入的拆解，特别是考虑到 2026 年多核处理器的普及和延迟敏感型应用的需求。
ArrayList
:—
非同步。不是线程安全的。
容量不足时，通常增加 50% (oldCapacity + (oldCapacity >> 1))。
JDK 1.2 引入，属于 Java 集合框架的新成员。
高。因为没有同步锁的开销，适合单线程环境。
仅支持 Iterator 和 ListIterator。
绝大多数情况下的首选，尤其是单线程环境。
1. 线程安全性的艺术：同步 vs 非同步
这是两者之间最本质的区别，也是我们在进行技术选型时最重要的考量因素。
Vector 的同步机制：
Vector 中的大多数公共方法，如 INLINECODEae2442d8、INLINECODEb85aadcb、INLINECODEf305d0ab 等，都使用了 INLINECODEe7d7956a 关键字进行修饰。这意味着，在任何时刻，只有一个线程能够访问 Vector 对象的这些方法。在多线程环境下，如果一个线程正在执行 Vector 的添加操作，其他试图访问该 Vector 的线程（无论是读还是写）都会被阻塞，直到当前线程释放锁。这虽然保证了数据的一致性，但在 2026 年的硬件环境下，这种粗粒度的锁机制会导致严重的“伪共享”和线程争用，极大地浪费 CPU 资源。
// Vector 源码中的 add 方法（简化示意）
// 注意 synchronized 关键字修饰在方法上，锁住的是整个对象实例
public synchronized void addElement(E obj) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = obj;
}
ArrayList 的非同步机制：
相反，ArrayList 没有这种锁机制。在单线程或局部变量（Thread-Local）场景下，它极其轻量。然而，在多线程环境下直接共享 ArrayList 会导致 ConcurrentModificationException，或者更危险的数据覆盖问题（比如两个线程同时写入同一位置）。
实战建议：
在我们最近的一个高性能网关项目中，我们需要处理每秒数十万次的请求。如果你在编写单线程的代码，或者你在方法内部创建了一个临时的 List 仅限当前方法使用，请务必使用 ArrayList。不要为了“以防万一”而使用 Vector，这种过度的防御不仅没有必要，还会拖慢你的程序。记住，Java 的默认选择是非同步的，我们需要显式地处理并发，而不是隐式地接受性能惩罚。
2. 性能剖析：为什么 ArrayList 更快？
正如我们在上面提到的，Vector 的性能开销主要来自于同步锁。获取和释放锁是需要 CPU 资源的，而且会导致线程的上下文切换。在并发竞争激烈的情况下，CPU 花费了大量时间在管理线程排队上，而不是执行实际的任务。
ArrayList 之所以“快”，是因为它没有这些负担。当我们在单线程中遍历一个包含 10 万个元素的 ArrayList 时，它几乎可以达到原生数组的访问速度（除去微小的边界检查开销）。在现代 CPU 的 L1/L2 缓存机制下，ArrayList 的连续内存结构非常有利于缓存预取，而 Vector 的频繁加锁会导致缓存失效。
3. 扩容策略：内存与速度的博弈
虽然两者都会扩容，但策略不同。这是一个非常有趣的细节，理解它有助于你在特定场景下优化内存使用，特别是在内存受限的容器化环境（如 Docker Pods）中。
ArrayList 的扩容（增长 50%）：
当 ArrayList 空间不足时，它会申请 newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)。也就是原来大小的 1.5 倍。这是一种折中的策略，既避免了过于频繁的扩容（浪费 CPU 复制数组），又避免了因一次性申请过大空间而造成的内存浪费。在微服务架构中，这种平缓的增长策略有助于保持 JVM 堆内存的平稳，避免频繁的 GC（垃圾回收）抖动。
Vector 的扩容（默认增长 100%）：
Vector 默认情况下会直接将容量翻倍 (newCapacity = oldCapacity * 2)。这种策略的优势在于，扩容频率降低了，下一次扩容来得更晚一些。但在内存占用上，如果数据量巨大，翻倍可能会导致瞬间申请过多的闲置内存。在 2026 年，我们更倾向于精细化控制内存，因此 ArrayList 的策略通常更受青睐。
4. 实战代码示例与调试技巧
为了让你更直观地感受它们的用法，让我们通过几个完整的例子来看看它们是如何工作的。同时，我会分享一些我们在生产环境中常用的调试技巧。
#### 示例 1：基础操作与遍历
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.Vector;
import java.util.List;
public class BasicDemo {
public static void main(String[] args) {
// --- ArrayList 演示 ---
System.out.println("--- ArrayList 演示 ---");
// 创建一个存储 String 的 ArrayList
// 我们通常会在创建时指定初始容量，以避免扩容带来的性能损耗
ArrayList sites = new ArrayList();
// 添加元素
sites.add("TechBlog.com");
sites.add("JavaCode.org");
sites.add("DeveloperHub.io");
// 使用 Iterator 进行遍历
// Iterator 是标准的集合遍历方式，支持在遍历时安全移除元素
Iterator iterator = sites.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println("站点: " + iterator.next());
}
// --- Vector 演示 ---
System.out.println("
--- Vector 演示 ---");
Vector legacyData = new Vector();
// Vector 有一些特有的古老方法名，比如 addElement
// 这些方法在设计上是线程安全的，但在现代代码中显得有些冗余
legacyData.addElement("服务器 1");
legacyData.addElement("服务器 2");
legacyData.add("服务器 3"); // 当然它也兼容标准的 add 方法
// 使用传统的 for 循环遍历
// Vector 既然是线程安全的，我们在单线程下随意访问也没问题
for (String server : legacyData) {
System.out.println("数据: " + server);
}
}
}
#### 示例 2：扩容机制实战观察
让我们编写一个小实验，利用 Java 的反射机制来“透视” JDK 内部的数组容量变化。这是一种我们在排查内存泄漏或性能瓶颈时常用的技术手段。
import java.util.ArrayList;
import java.util.Vector;
import java.util.List;
import java.lang.reflect.Field;
public class GrowthDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建初始容量为 3 的 ArrayList
ArrayList arrayList = new ArrayList(3);
System.out.println("--- ArrayList 测试 ---");
testGrowth(arrayList, "ArrayList");
// 创建初始容量为 3 的 Vector
Vector vector = new Vector(3);
System.out.println("
--- Vector 测试 ---");
testGrowth(vector, "Vector");
}
// 通用方法：通过反射获取底层数组的容量（注意：这是内部 API，不同 JDK 版本可能不同）
public static void testGrowth(List list, String type) throws Exception {
// 获取 elementData 字段
Field field = list.getClass().getDeclaredField("elementData");
field.setAccessible(true); // 破坏封装，获取私有字段
System.out.println("初始操作...");
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
Object[] elementData = (Object[]) field.get(list);
System.out.println(type + " 当前元素个数: " + list.size() + ", 底层数组容量: " + elementData.length);
// 添加第 4 个元素，这将触发扩容
// ArrayList: 3 -> 4.5 -> 4 (int) -> 增长到容量 4 或 5 (具体取决于 JDK 实现，通常是 1.5倍+1)
// Vector: 3 -> 6 (翻倍)
list.add(4);
elementData = (Object[]) field.get(list);
System.out.println("添加第 4 个元素后...");
System.out.println(type + " 当前元素个数: " + list.size() + ", 底层数组容量: " + elementData.length);
}
}
如何选择：最佳实践与 2026 年视角
既然我们了解了所有的细节，那么在实际项目中，我们该如何做决定呢？让我们结合最新的技术趋势来探讨。
黄金法则：优先使用 ArrayList。
在 95% 的场景下，ArrayList 都是正确的选择。它是现代 Java 集合框架的标配，速度快，API 统一。
那么，什么时候需要线程安全的 List 呢？
如果你确实需要在多线程间共享一个 List，不要使用 Vector。虽然它是同步的，但它的同步粒度太粗，效率不高，且不支持现代的“锁分离”技术。
2026 年最佳方案：使用 INLINECODEf3f41cb7 或 INLINECODEda6a4a2c。
- CopyOnWriteArrayList：这是“写时复制”的实现。它在写操作时会复制整个底层数组，而读操作则完全无锁。这非常适合读多写少的场景，例如系统配置、缓存列表、或者 UI 事件监听器列表。在我们的实践中，它是替代 Vector 的首选。
- Collections.synchronizedList：如果你必须保持对 ArrayList 的完全兼容，且写操作非常频繁，可以使用这个包装器。但请注意，在遍历迭代器时，你仍然必须手动加锁，否则会抛出
ConcurrentModificationException。
import java.util.*;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
public class ModernThreadSafeDemo {
public static void main(String[] args) {
// --- 方案 A: CopyOnWriteArrayList (现代推荐) ---
// 适合：配置管理、监听器列表、白名单
CopyOnWriteArrayList cowList = new CopyOnWriteArrayList();
cowList.add("Config-A");
cowList.add("Config-B");
// 线程安全的遍历，无需加锁，性能极高
for (String config : cowList) {
System.out.println("读取配置: " + config);
}
// --- 方案 B: Collections.synchronizedList (传统兼容) ---
// 适合：无法更改数据结构的遗留系统迁移
List syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
syncList.add("Data-1");
syncList.add("Data-2");
// 注意：遍历时必须手动加块锁！
// 这是初学者最容易踩的坑，如果不加锁，迭代器会快速失败
synchronized(syncList) {
Iterator it = syncList.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println("同步读取: " + it.next());
}
}
}
}
现代开发中的陷阱与 AI 辅助建议
在当前的 AI 辅助编程时代，使用 Cursor 或 GitHub Copilot 时，我们要小心 AI 的“幻觉”。如果你向 AI 询问“如何创建一个线程安全的 List”，较旧版本的模型可能会直接抛出 Vector。作为 2026 年的开发者，你必须具备识别这种过时建议的能力。
此外，关于扩容机制，现代 APM（应用性能监控）工具可以监控 JVM 的 GC 行为。如果你发现应用频繁出现 GC overhead limit exceeded，不妨检查一下你的 List 初始化策略。是否在循环中不断创建 ArrayList？是否预估了初始容量？这些微小的优化在 Kubernetes 这种按资源付费的环境下，能为你节省大量的成本。
总结与关键见解
通过对 ArrayList 和 Vector 的深入探索，我们可以得出以下几点结论：
- Vector 已经是过去式：除非你正在维护非常古老的遗留代码（JDK 1.2 之前），否则在新代码中引入 Vector 几乎总是错误的决定。
- ArrayList 是默认选择：它提供了最佳的性能和灵活性。它的非同步特性使得它在单线程环境下如鱼得水。
- 同步需要设计：如果面临多线程环境，不要依赖 Vector 这种“内置”的线程安全类。理解并发编程原理，根据读写比例选择 INLINECODE4f2e940d（读多写少）或 INLINECODE42420b50（写多），是更专业的做法。
- 理解底层机制：无论是 1.5 倍增长还是 2 倍增长，了解这些细节能帮助你写出内存效率更高的代码。例如，如果你能预估数据量，在构造 ArrayList 时直接指定
initialCapacity，可以避免中间所有的扩容和数组复制操作，从而极大地提升性能。
希望这篇文章能帮助你彻底理清这两个集合类的区别。继续实践，继续探索，你会发现 Java 集合框架中还有更多精妙的设计等着你去发现！保持好奇，我们下次见！