java arraydeque_死磕 java集合之ArrayDeque源码分析
问题
(1)什么是双端队列?
(2)ArrayDeque是怎么实现双端队列的?
(3)ArrayDeque是线程安全的吗?
(4)ArrayDeque是有界的吗?
简介
双端队列是一种特殊的队列,它的两端都可以进出元素,故而得名双端队列。
ArrayDeque是一种以数组方式实现的双端队列,它是非线程安全的。
继承体系
通过继承体系可以看,ArrayDeque实现了Deque接口,Deque接口继承自Queue接口,它是对Queue的一种增强。
public interface Deque extends Queue {
// 添加元素到队列头
void addFirst(E e);
// 添加元素到队列尾
void addLast(E e);
// 添加元素到队列头
boolean offerFirst(E e);
// 添加元素到队列尾
boolean offerLast(E e);
// 从队列头移除元素
E removeFirst();
// 从队列尾移除元素
E removeLast();
// 从队列头移除元素
E pollFirst();
// 从队列尾移除元素
E pollLast();
// 查看队列头元素
E getFirst();
// 查看队列尾元素
E getLast();
// 查看队列头元素
E peekFirst();
// 查看队列尾元素
E peekLast();
// 从队列头向后遍历移除指定元素
boolean removeFirstOccurrence(Object o);
// 从队列尾向前遍历移除指定元素
boolean removeLastOccurrence(Object o);
// *** 队列中的方法 ***
// 添加元素,等于addLast(e)
boolean add(E e);
// 添加元素,等于offerLast(e)
boolean offer(E e);
// 移除元素,等于removeFirst()
E remove();
// 移除元素,等于pollFirst()
E poll();
// 查看元素,等于getFirst()
E element();
// 查看元素,等于peekFirst()
E peek();
// *** 栈方法 ***【本篇文章由公众号“彤哥读源码”原创】
// 入栈,等于addFirst(e)
void push(E e);
// 出栈,等于removeFirst()
E pop();
// *** Collection中的方法 ***
// 删除指定元素,等于removeFirstOccurrence(o)
boolean remove(Object o);
// 检查是否包含某个元素
boolean contains(Object o);
// 元素个数
public int size();
// 迭代器
Iterator iterator();
// 反向迭代器
Iterator descendingIterator();
}
Deque中新增了以下几类方法:
(1)*First,表示从队列头操作元素;
(2)*Last,表示从队列尾操作元素;
(3)push(e),pop(),以栈的方式操作元素的方法;
源码分析
主要属性
// 存储元素的数组
transient Object[] elements; // non-private to simplify nested class access
// 队列头位置
transient int head;
// 队列尾位置
transient int tail;
// 最小初始容量
private static final int MIN_INITIAL_CAPACITY = 8;
从属性我们可以看到,ArrayDeque使用数组存储元素,并使用头尾指针标识队列的头和尾,其最小容量是8。
主要构造方法
// 默认构造方法,初始容量为16
public ArrayDeque() {
elements = new Object[16];
}
// 指定元素个数初始化
public ArrayDeque(int numElements) {
allocateElements(numElements);
}
// 将集合c中的元素初始化到数组中
public ArrayDeque(Collection extends E> c) {
allocateElements(c.size());
addAll(c);
}
// 初始化数组
private void allocateElements(int numElements) {
elements = new Object[calculateSize(numElements)];
}
// 计算容量,这段代码的逻辑是算出大于numElements的最接近的2的n次方且不小于8
// 比如,3算出来是8,9算出来是16,33算出来是64
private static int calculateSize(int numElements) {
int initialCapacity = MIN_INITIAL_CAPACITY;
// Find the best power of two to hold elements.
// Tests "<=" because arrays aren't kept full.
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
}
return initialCapacity;
}
通过构造方法,我们知道默认初始容量是16,最小容量是8。
入队
入队有很多方法,我们这里主要分析两个,addFirst(e)和addLast(e)。
// 从队列头入队
public void addFirst(E e) {
// 不允许null元素
if (e == null)
throw new NullPointerException();
// 将head指针减1并与数组长度减1取模
// 这是为了防止数组到头了边界溢出
// 如果到头了就从尾再向前
// 相当于循环利用数组【本篇文章由公众号“彤哥读源码”原创】
elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e;
// 如果头尾挨在一起了,就扩容
// 扩容规则也很简单,直接两倍
if (head == tail)
doubleCapacity();
}
// 从队列尾入队
public void addLast(E e) {
// 不允许null元素
if (e == null)
throw new NullPointerException();
// 在尾指针的位置放入元素
// 可以看到tail指针指向的是队列最后一个元素的下一个位置
elements[tail] = e;
// tail指针加1,如果到数组尾了就从头开始
if ( (tail = (tail + 1) & (elements.length - 1)) == head)
doubleCapacity();
}
(1)入队有两种方式,从队列头或者从队列尾;
(2)如果容量不够了,直接扩大为两倍;
(3)通过取模的方式让头尾指针在数组范围内循环;
(4)x & (len - 1) = x % len,使用&的方式更快;
扩容
private void doubleCapacity() {
assert head == tail;
// 头指针的位置
int p = head;
// 旧数组长度
int n = elements.length;
// 头指针离数组尾的距离
int r = n - p; // number of elements to the right of p
// 新长度为旧长度的两倍
int newCapacity = n << 1;
// 判断是否溢出
if (newCapacity < 0)
throw new IllegalStateException("Sorry, deque too big");
// 新建新数组
Object[] a = new Object[newCapacity];
// 将旧数组head之后的元素拷贝到新数组中
System.arraycopy(elements, p, a, 0, r);
// 将旧数组下标0到head之间的元素拷贝到新数组中
System.arraycopy(elements, 0, a, r, p);
// 赋值为新数组
elements = a;
// head指向0,tail指向旧数组长度表示的位置
head = 0;
tail = n;
}
扩容这里迁移元素可能有点绕,请看下面这张图来理解。
出队
出队同样有很多方法,我们主要看两个,pollFirst()和pollLast()。
// 从队列头出队
public E pollFirst() {
int h = head;
@SuppressWarnings("unchecked")
// 取队列头元素
E result = (E) elements[h];
// 如果队列为空,就返回null
if (result == null)
return null;
// 将队列头置为空
elements[h] = null; // Must null out slot
// 队列头指针右移一位
head = (h + 1) & (elements.length - 1);
// 返回取得的元素
return result;
}
// 从队列尾出队
public E pollLast() {
// 尾指针左移一位
int t = (tail - 1) & (elements.length - 1);
@SuppressWarnings("unchecked")
// 取当前尾指针处元素
E result = (E) elements[t];
// 如果队列为空返回null
if (result == null)
return null;
// 将当前尾指针处置为空
elements[t] = null;
// tail指向新的尾指针处
tail = t;
// 返回取得的元素
return result;
}
(1)出队有两种方式,从队列头或者从队列尾;
(2)通过取模的方式让头尾指针在数组范围内循环;
(3)出队之后没有缩容哈哈^^
栈
前面我们介绍Deque的时候说过,Deque可以直接作为栈来使用,那么ArrayDeque是怎么实现的呢?
public void push(E e) {
addFirst(e);
}
public E pop() {
return removeFirst();
}
是不是很简单,入栈出栈只要都操作队列头就可以了。
总结
(1)ArrayDeque是采用数组方式实现的双端队列;
(2)ArrayDeque的出队入队是通过头尾指针循环利用数组实现的;
(3)ArrayDeque容量不足时是会扩容的,每次扩容容量增加一倍;
(4)ArrayDeque可以直接作为栈使用;
彩蛋
双端队列与双重队列?
双端队列(Deque)是指队列的两端都可以进出元素的队列,里面存储的是实实在在的元素。
双重队列(Dual Queue)是指一种队列有两种用途,里面的节点分为数据节点和非数据节点,它是LinkedTransferQueue使用的数据结构。
还记得LinkedTransferQueue吗?点击链接直达【死磕 java集合之LinkedTransferQueue源码分析】。
欢迎关注我的公众号“彤哥读源码”,查看更多源码系列文章, 与彤哥一起畅游源码的海洋。
java arraydeque_死磕 java集合之ArrayDeque源码分析相关推荐
- 死磕 java集合之ArrayDeque源码分析
问题 (1)什么是双端队列? (2)ArrayDeque是怎么实现双端队列的? (3)ArrayDeque是线程安全的吗? (4)ArrayDeque是有界的吗? 简介 双端队列是一种特殊的队列,它的 ...
- 【死磕 Java 集合】— LinkedTransferQueue源码分析
[死磕 Java 集合]- LinkedTransferQueue源码分析 问题 (1)LinkedTransferQueue是什么东东? (2)LinkedTransferQueue是怎么实现阻塞队 ...
- 死磕Java集合之BitSet源码分析(JDK18)
死磕Java集合之BitSet源码分析(JDK18) 文章目录 死磕Java集合之BitSet源码分析(JDK18) 简介 继承体系 存储结构 源码解析 属性 构造方法 set(int bitInde ...
- Java并发编程笔记之 CountDownLatch闭锁的源码分析
转 自: Java并发编程笔记之 CountDownLatch闭锁的源码分析 JUC 中倒数计数器 CountDownLatch 的使用与原理分析,当需要等待多个线程执行完毕后在做一件事情时候 C ...
- java ee是什么_死磕 java集合之HashSet源码分析
问题 (1)集合(Collection)和集合(Set)有什么区别? (2)HashSet怎么保证添加元素不重复? (3)HashSet是否允许null元素? (4)HashSet是有序的吗? (5) ...
- 死磕 java集合之ConcurrentSkipListMap源码分析——发现个bug
前情提要 点击链接查看"跳表"详细介绍. 拜托,面试别再问我跳表了! 简介 跳表是一个随机化的数据结构,实质就是一种可以进行二分查找的有序链表. 跳表在原有的有序链表上面增加了多级 ...
- java condition_死磕 java同步系列之ReentrantLock源码解析(二)
(手机横屏看源码更方便) 问题 (1)条件锁是什么? (2)条件锁适用于什么场景? (3)条件锁的await()是在其它线程signal()的时候唤醒的吗? 简介 条件锁,是指在获取锁之后发现当前业务 ...
- Java集合:Hashtable源码分析
1. 概述 上次讨论了HashMap的结构,原理和实现,本文来对Map家族的另外一个常用集合HashTable进行介绍.HashTable和HashMap两种集合非常相似,经常被各种面试官问到两者的区 ...
- java linkedlist源码_Java集合之LinkedList源码分析
一.LinkedList简介 LinkedList是一种可以在任何位置进行高效地插入和移除操作的有序序列,它是基于双向链表实现的. ps:这里有一个问题,就是关于实现LinkedList的数据结构是否 ...
最新文章
- 点分十进制IP校验、转换,掩码校验
- CentOS 6.5系统安装配置图解教程(详细图文)
- Sqlplus导出excel文件
- 这些年我对微服务的理解
- java内存泄漏案例_寻找内存泄漏:一个案例研究
- 【LA3415 训练指南】保守的老师 【二分图最大独立集,最小割】
- Java笔记03-Constructor Override
- Databricks文档05----使用 Azure Databricks 连接SQL Server查询数据
- 1. 搭建scapy
- 云数据库MySQL的发展史
- ASCⅡ码与字符的相互转化
- 工作站Linux双显卡BIOS设置,在BIOS Setup里面设置双显卡机型的双显卡模式常见方式介绍...
- 机器学习之二分类模型评价指标
- FFmpeg-Python 给视频添加文字
- 资料汇总更新|软件安装包、书籍、源码、技术文档、手册……
- 关于graphql快速入门
- 期货开户手续费的秘密成了透明
- 专项---APP安全---Android APP安全测试内容
- C++ GDAL/OGR 库创建多边形类型的图层
- 2020 最受 IT 公司欢迎的 30 款开源软件