[Java] Vector

Vector, java.util.Vector, Java Vector, 벡터, Vector class

정의

java.util.Vector 는 ArrayList 와 거의 동일한 동적 배열 기반 List 이지만, 모든 public 메서드가 synchronized 로 묶여 있다. Java 1.0 (1996) 부터 존재하는 레거시 컬렉션.

JDK 1.2 의 Collections Framework 도입 시 List 인터페이스에 retrofit 됐으며, 같은 인터페이스를 구현하는 ArrayList 가 등장했다. 새 코드에서는 거의 쓰지 않는다.

시각화

내부 구조

public class Vector<E> extends AbstractList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {

    protected Object[] elementData;
    protected int elementCount;
    protected int capacityIncrement;   // 0 이면 두 배씩 증가 (ArrayList 와 다름)

    public synchronized boolean add(E e) { ... }
    public synchronized E get(int index) { ... }
    public synchronized E remove(int index) { ... }
    // ... 거의 모든 메서드에 synchronized
}

ArrayList 와의 두 가지 차이:

1. capacityIncrement: 0 일 때 두 배씩 확장 (ArrayList 는 1.5 배).
2. 모든 메서드가 synchronized: 메서드 호출마다 this 의 모니터 락을 획득.

주요 연산 비용

복잡도 자체는 ArrayList 와 동일. 다만 매 호출마다 락 acquire/release 가 더해진다.

메서드	시간	추가 비용
get(int i)	O(1)	락 acquire/release
add(E e)	amortized O(1)	락 acquire/release
add(int i, E e)	O(n)	락 acquire/release
remove(int i)	O(n)	락 acquire/release
size()	O(1)	락 acquire/release

단일 스레드 환경이라면 락은 무경합 (uncontended) 이라 비용이 매우 작지만, 그래도 ArrayList 대비 측정 가능한 오버헤드가 있다.

메서드별 동기화의 한계

각 메서드 호출은 atomic 하지만, 복합 연산 은 race condition 의 여지가 그대로 남는다.

Vector<Integer> v = new Vector<>();
// ...

// ❌ 각 메서드는 atomic 이지만 두 호출 사이에 다른 스레드가 끼어들 수 있다
if (!v.contains(42)) {
    v.add(42);   // 다른 스레드가 그 사이에 42 를 넣었을 수 있음
}

// ✅ 명시적 락으로 묶기
synchronized (v) {
    if (!v.contains(42)) {
        v.add(42);
    }
}

iterator 의 fail-fast

Vector 의 iterator 도 fail-fast iterator. 순회 도중 다른 스레드가 add/remove 하면 ConcurrentModificationException. 락으로 외부 동기화를 해야 안전한 순회가 가능하다.

synchronized (v) {
    for (Integer x : v) {
        process(x);  // 이 블록 안에서는 다른 스레드 진입 불가
    }
}

ArrayList vs Vector

항목	ArrayList	Vector
동기화	✗	✓ (메서드 단위)
도입 시점	JDK 1.2 (1998)	JDK 1.0 (1996)
용량 증가	1.5 배	2 배 (또는 capacityIncrement)
메서드 호출 비용	작음	+ 락 비용
복합 연산 안전성	외부 동기화 필요	여전히 외부 동기화 필요
새 코드 권장	✓	✗

왜 새 코드에서 쓰지 않는가

1. 단일 스레드 라면 락이 불필요한데도 비용을 낸다.
2. 다중 스레드 라도 메서드별 락만으로는 복합 연산이 안전하지 않다. 결국 외부 동기화가 필요하다.
3. 진짜 동시성 컬렉션 (CopyOnWriteArrayList, ConcurrentLinkedQueue 등) 이 훨씬 우수하다.
4. 레거시 잔재, JDK 가 retrofit 했으나 이상적인 컬렉션 설계는 아니다.

그러면 언제 만나게 되나

• 레거시 코드 유지보수: 90 년대 후반 ~ 2000 년대 초 코드
• Stack<E> 사용 코드: Stack 이 Vector 를 상속함. 새 코드에선 Deque<E> = new ArrayDeque<>() 권장
• AWT/Swing API: JTable, JList 의 일부 모델이 Vector 사용

대안

의도	대안
단일 스레드 List	ArrayList
외부 동기화 List	Collections.synchronizedList(new ArrayList<>())
읽기 多, 쓰기 거의 없음	CopyOnWriteArrayList
동시 큐/덱	ConcurrentLinkedDeque, LinkedBlockingDeque
스택	Deque<E> = new ArrayDeque<>()

참고

• Object
• Iterable
• Collection
• List
• ArrayList
• CopyOnWriteArrayList
• ConcurrentHashMap
• fail-fast iterator
• ConcurrentModificationException
• ReentrantLock
• Blocking
• Brian Goetz, Java Concurrency in Practice, §5 Building Blocks