集合7-ArrayDeque源码分析

Java集合中有一个Stack的类,这个类基于Vector集合实现,但是效率较低。ArrayDeque在官方文档中被推荐为栈的首选集合,其次为LikedList

ArrayDeque特点

  1. ArrayDeque是基于循环数组的双端队列,被用来实现队列和栈的数据结构的功能。
  2. ArrayDeque是非线程安全的。
  3. 不允许放入null元素,否则抛出异常。

ArrayDeque数据结构

网络图片,侵联删

上图中我们看到,** head 指向首端第一个有效元素, tail 指向尾端第一个可以插入元素的空位**。因为是循环数组,所以 head 不一定总等于0, tail 也不一定总是比
head 大。

定义

实现了Deque双端队列接口,以及克隆和序列化接口

方法剖析

构造函数

构造函数


allocateElements 方法

这个方法原理以及起到的作用和HashMap.tableSizeFor(int cap)基本一样:返回2的指数和用来后来的掩码运算。

  1. 默认构造函数会创建初始长度为16的数组
  2. 当使用含有初始容量的构造函数的时候,会按照构造参数创建大于等于 numElements 的2的整数幂的数。
addFirst的调用流程

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addFirst(E e)的作用是在Deque的首端插入元素,也就是在head的前面插入元素,在空间足够且下标没有越界的情况下,只需要将elements[--head] = e即可。
实际需要考虑:1.空间是否够用,以及2.下标是否越界的问题。上图中,如果head0之后接着调用addFirst(),虽然空余空间还够用,但head-1,下标越界了。下列代码很好的解决了这两个问题。

** addFirst **


  1. 空间问题:空间问题是在插入之后解决的,因为tail总是指向下一个可插入的空位,也就意味着elements数组至少有一个空位,所以插入元素的时候不用考虑空间问题。在插入之后判断一下头尾是否重合即数组是否已满,如果已满则进行扩容。
  2. 当插入head结点是,计算下标为 head-1 当head为0时将得到 -1 ,其实想要将在head为0的节点前插入元素,利用循环数组性质,此时应该插入在数组的末尾。head = (head - 1) & (elements.length - 1) 这段代码相当于就可以完成上述功能:实际上对数组长度的取模运算,当大于等于0时,对数组长度取余还是原来的数,当head为-1时,对数组取余等于数组的最后一个元素。

doubleCapacity扩容函数


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  1. 复制分两次进行,第一次复制head右边的元素,第二次复制head左边的元素。
  2. ** 保证扩容后的循环数组是规整的(head = 0)。**

addLast()


addLast(E e)的作用是在Deque的尾端插入元素,也就是在 tail 的位置插入元素,由于 tail 总是指向下一个可以插入的空位,因此只需要 elements[tail] = e; 即可。插入完成后再检查空间,如果空间已经用光,则调用doubleCapacity()进行扩容。

  1. 直接在尾端添加元素(尾端保证含有一个空闲位置)。
  2. 插入后检查是否已满,如果满了则进行扩容。

pollFirst()


删除并返回Deque首端元素,也即是 head 位置处的元素。如果容器不空,只需要直接返回elements[head]即可,当然还需要处理下标的问题。由于ArrayDeque中不允许放入null,当elements[head] == null时,意味着容器为空。

pollLast()


pollLast()的作用是删除并返回Deque尾端元素,也即是tail位置前面的那个元素。

peekFirst()


peekFirst()的作用是返回但不删除Deque首端元素,也即是head位置处的元素,直接返回elements[head]即可。

peekLast()


peekLast()的作用是返回但不删除Deque尾端元素,也即是tail位置前面的那个元素。

toArray()


按照循环数组的头尾顺序复制数组


当将ArrayDeque转换为其他类型的集合时,就可以按照循环数组的顺序构建其他集合如ArrayList


当用其他集合构建本集合时,都会调用参数集合的toArray()方法。


所以不用担心循环数组在转换为其他集合时会影响元素顺序。

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