java queue源码_java源码解读--queue

queue接口特点：可以模拟队列行为，即“先进先出”。

接口结构

queue接口继承了Collection接口，并增加了一些新方法

16public interface extends Collection{

boolean add(E e);

//将元素插入队列，如果失败返回false

boolean offer(E e);

//移除并返回队列中的第一个元素，队列为空时，抛异常

E remove();

//移除并返回队列中的第一个元素，队列为空时，返回null

E poll();

//返回队列中第一个元素，但不移除，队列为空时，抛异常

E element();

//返回队列中第一个元素，但不移除，对列为空时，返回null

E peek();

}

抽象类AbstractQueue

queue接口中，add与offer、remove与poll、element与peek，功能一致，只是对异常情况的处理不同。AbstractQueue源码中可以看出这些方法处理异常的方式。

49public abstract class AbstractQueue

extends AbstractCollection

implements {

protected AbstractQueue() {

}

//add底层调用offer，当offer失败返回false时，add方法抛出异常

public boolean add(E e) {

if (offer(e))

return true;

else

throw new IllegalStateException("Queue full");

}

//remove底层调用poll，当poll返回null时，remove方法抛出异常

public E remove() {

E x = poll();

if (x != null)

return x;

else

throw new NoSuchElementException();

}

//element底层调用peek，当peek返回null时，element方法抛出异常

public E element() {

E x = peek();

if (x != null)

return x;

else

throw new NoSuchElementException();

}

//clear方法循环调用poll，直到返回为null

public void clear() {

while (poll() != null)

;

}

public boolean addAll(Collection extends E> c) {

if (c == null)

throw new NullPointerException();

if (c == this)

throw new IllegalArgumentException();

boolean modified = false;

for (E e : c)

if (add(e))

modified = true;

return modified;

}

Deque接口

Deque是双端队列，底层由循环数组实现，其继承了Queue接口，并扩展了新特性。

Deque重写了Queue的全部方法，Stack、Collection的部分方法，并增加了对首尾元素处理的相关方法。

65public interface Deque extends {

void addFirst(E e);

void addLast(E e);

boolean offerFirst(E e);

boolean offerLast(E e);

E removeFirst();

E removeLast();

E pollFirst();

E pollLast();

E getFirst();

E getLast();

E peekFirst();

E peekLast();

boolean removeFirstOccurrence(Object o);

boolean removeLastOccurrence(Object o);

// *** Queue methods ***

boolean add(E e);

boolean offer(E e);

E remove();

E poll();

E element();

E peek();

// *** Stack methods ***

void push(E e);

E pop();

// *** Collection methods ***

boolean remove(Object o);

boolean contains(Object o);

public int size();

Iterator iterator();

Iterator descendingIterator();

}

ArrayDeque

ArrayDeque不可以存取null元素，因为会根据某个位置是否为null来判断元素是否存在。

当作为栈使用时，性能比stack好，作为队列使用时，性能比linkedlist好

类定义

继承了AbstractCollection，实现了Deque接口

2public class ArrayDeque extends AbstractCollection

implements Deque, Cloneable, Serializable

重要的成员变量1

4// 第一个元素的索引

private transient int head;

// 下个要添加元素的位置，为末尾元素的索引 + 1

private transient int tail;

构造方法1

14//默认数组大小16

public ArrayDeque() {

elements = new Object[16];

}

//传入数组大小

public ArrayDeque(int numElements) {

//调整实际数组大小为大于传入值的最小的2的幂次

allocateElements(numElements);

}

//直接传入集合

public ArrayDeque(Collection extends E> c) {

allocateElements(c.size());

addAll(c);

}

调整数组大小1

17private void allocateElements(int numElements) {

int initialCapacity = MIN_INITIAL_CAPACITY;

// 找到大于需要长度的最小的2的幂整数。

if (numElements >= initialCapacity) {

initialCapacity = numElements;

initialCapacity |= (initialCapacity >>> 1);

initialCapacity |= (initialCapacity >>> 2);

initialCapacity |= (initialCapacity >>> 4);

initialCapacity |= (initialCapacity >>> 8);

initialCapacity |= (initialCapacity >>> 16);

initialCapacity++;

if (initialCapacity < 0) // Too many elements, must back off

initialCapacity >>>= 1;// Good luck allocating 2 ^ 30 elements

}

elements = (E[]) new Object[initialCapacity];

}

add1

34public void addFirst(E e) {

if (e == null)

throw new NullPointerException();

//因为elements.length是2的幂次，(head - 1) & (elements.length - 1)相当于求模操作

//head-1只可能为-1，-1&(elements.length - 1)=(elements.length - 1)

elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e;

if (head == tail)

doubleCapacity();

}

public void addLast(E e) {

if (e == null)

throw new NullPointerException();

elements[tail] = e;

//与head操作类似，为了处理tail=length-1的情况

if ( (tail = (tail + 1) & (elements.length - 1)) == head)

doubleCapacity();

}

public boolean add(E e) {

addLast(e);

return true;

}

public boolean offerFirst(E e) {

addFirst(e);

return true;

}

public boolean offerLast(E e) {

addLast(e);

return true;

}

remove1

40public E removeFirst() {

E x = pollFirst();

if (x == null)

throw new NoSuchElementException();

return x;

}

public E removeLast() {

E x = pollLast();

if (x == null)

throw new NoSuchElementException();

return x;

}

public E pollFirst() {

int h = head;

("unchecked")

E result = (E) elements[h];

// Element is null if deque empty

if (result == null)

return null;

//删除头元素

elements[h] = null; // Must null out slot

//更改head下标，处理越界情况让head=0

head = (h + 1) & (elements.length - 1);

return result;

}

public E pollLast() {

//获取tail下标，处理tail=0的特殊情况，移除元素后tail=elements.length-1

int t = (tail - 1) & (elements.length - 1);

("unchecked")

E result = (E) elements[t];

if (result == null)

return null;

elements[t] = null;

//tail指向下个要添加元素的索引

tail = t;

return result;

}

删除指定元素

需要遍历数组，时间复杂度较高

33public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {

if (o == null)

return false;

int mask = elements.length - 1;

int i = head;

Object x;

while ( (x = elements[i]) != null) {

if (o.equals(x)) {

delete(i);

return true;

}

i = (i + 1) & mask;

}

return false;

}

public boolean removeLastOccurrence(Object o) {

if (o == null)

return false;

int mask = elements.length - 1;

//末尾元素的索引

int i = (tail - 1) & mask;

Object x;

while ( (x = elements[i]) != null) {

if (o.equals(x)) {

delete(i);

return true;

}

//从尾到头遍历

i = (i - 1) & mask;

}

return false;

}

44private boolean delete(int i) {

//检查有效性

checkInvariants();

final Object[] elements = this.elements;

final int mask = elements.length - 1;

final int h = head;

final int t = tail;

//i前面的元素

final int front = (i - h) & mask;

//i后面的元素

final int back = (t - i) & mask;

//i不在t和h之间

if (front >= ((t - h) & mask))

throw new ConcurrentModificationException();

// Optimize for least element motion

if (front < back) {

// head X X i X X X X tail，head-i的元素大于i-tail元素个数

if (h <= i) {

System.arraycopy(elements, h, elements, h + 1, front);

} else { // Wrap around

// i X X X X tail X X head

System.arraycopy(elements, 0, elements, 1, i);

elements[0] = elements[mask];

System.arraycopy(elements, h, elements, h + 1, mask - h);

}

elements[h] = null;

head = (h + 1) & mask;

return false;

} else {

// head X X X X i X X tail

if (i < t) { // Copy the null tail as well

System.arraycopy(elements, i + 1, elements, i, back);

tail = t - 1;

} else { // Wrap around

// tail X X head X X X X i

System.arraycopy(elements, i + 1, elements, i, mask - i);

elements[mask] = elements[0];

System.arraycopy(elements, 1, elements, 0, t);

tail = (t - 1) & mask;

}

return true;

}

10private void checkInvariants() {

//tail没有元素

assert elements[tail] == null;

//head和tail位置重合，队列为空，否则head、tail-1位置有元素

assert head == tail ? elements[head] == null :

(elements[head] != null &&

elements[(tail - 1) & (elements.length - 1)] != null);

//head-1的位置没有元素。

assert elements[(head - 1) & (elements.length - 1)] == null;

}

扩容1

18private void doubleCapacity() {

//tail和head重合的时候进行扩容，此时tail在head左侧

assert head == tail;

int p = head;

int n = elements.length;

int r = n - p; // number of elements to the right of p

int newCapacity = n << 1;

if (newCapacity < 0)

throw new IllegalStateException("Sorry, deque too big");

Object[] a = new Object[newCapacity];

//先复制head到element数组末尾的元素

System.arraycopy(elements, p, a, 0, r);

//在复制0到tail之间的元素

System.arraycopy(elements, 0, a, r, p);

elements = a;

head = 0;

tail = n;

}

标签：head,elements,java,int,queue,tail,源码,return,null

来源： https://www.cnblogs.com/petewell/p/11588764.html

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