ArrayDeque

幾句話證明你看過ArrayDeque的源碼
Deque: double ended queue耘子,雙端隊(duì)列,它既可以當(dāng)作棧使用,也可以當(dāng)作隊(duì)列
推薦棧和隊(duì)列(即對(duì)兩端進(jìn)行操作)使用AarryDeque,根據(jù)索引位置增刪使用LinkedList
不允許存儲(chǔ)null,非線程安全挂绰,不允許放 null 元素,無索引位置概念,默認(rèn)容量是16且默認(rèn)容量必須是 2 的冪次葵蒂,不足2的冪次會(huì)自動(dòng)向上調(diào)整為2的冪次

1.動(dòng)態(tài)循環(huán)數(shù)組

ArrayList底層是一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組transient Object[] elementData
size 則是動(dòng)態(tài)數(shù)組的實(shí)際大小
transient int head頭索引
transient int tail尾索引

循環(huán)數(shù)組.png

2.構(gòu)造方法

ArrayDeque中的數(shù)組的容量總是2的冪交播,在取余的時(shí)候可以直接用位運(yùn)算(&)來替代原本的取余操作(%)
只有容量為 2 的冪次時(shí) ((tail + 1) & (elements.length - 1)) 操作中的 (elements.length - 1) 二進(jìn)制最高位永遠(yuǎn)為 0,當(dāng) (tail + 1) 與其按位與操作時(shí)才能保證循環(huán)歸零置位

/**
     * 默認(rèn)數(shù)組長度16
     */
    public ArrayDeque() {
        elements = new Object[16];
    }

    /**
     * 指定長度
     */
    public ArrayDeque(int numElements) {
        allocateElements(numElements);
    }

    private void allocateElements(int numElements) {
        elements = new Object[calculateSize(numElements)];
    }

    /**
     * 數(shù)組長度為2的冪
     * 在取余的時(shí)候可以直接用位運(yùn)算(&)來替代原本的取余操作(%)
     */
    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.
        // 指定長度大于等于默認(rèn)長度践付,改為合適的2的n次冪秦士,否則默認(rèn)長度
        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;
    }

3.push方法

/**
     * 用作stack,則是棧頂插入元素
     */
    public void addFirst(E e) {
        if (e == null)
            throw new NullPointerException();
        //由于數(shù)組長度必須為2的冪永高,在取余的時(shí)候可以直接用位運(yùn)算(&)來替代原本的取余操作(%)
        //循環(huán)數(shù)組 防下標(biāo)越界+head循環(huán)  (head - 1) % (elements.length)
        //head新角標(biāo)隧土,將元素存到head角標(biāo)
        elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e;
        //頭尾在同一角標(biāo),說明循環(huán)數(shù)組被填滿命爬,觸發(fā)擴(kuò)容條件
        if (head == tail)
            doubleCapacity();
    }

    /**
     * 用作queue曹傀,則是隊(duì)尾插入元素
     */
    public void addLast(E e) {
        if (e == null)
            throw new NullPointerException();
        //將元素存到tail角標(biāo) tail指向下一個(gè)可以插入的空位
        elements[tail] = e;
        //由于數(shù)組長度必須為2的冪,在取余的時(shí)候可以直接用位運(yùn)算(&)來替代原本的取余操作(%)
        //循環(huán)數(shù)組 防下標(biāo)越界+tail循環(huán)  (tail + 1) % (elements.length)
        //tail新角標(biāo) 頭尾在同一角標(biāo)饲宛,說明循環(huán)數(shù)組被填滿皆愉,觸發(fā)擴(kuò)容條件
        if ( (tail = (tail + 1) & (elements.length - 1)) == head)
            doubleCapacity();
    }

    /**
     * 擴(kuò)容
     */
    private void doubleCapacity() {
        assert head == tail;
        int p = head;
        int n = elements.length;
        //head右邊元素的個(gè)數(shù)
        int r = n - p; // number of elements to the right of p
        //原空間的2倍
        int newCapacity = n << 1;
        if (newCapacity < 0)
            throw new IllegalStateException("Sorry, deque too big");
        Object[] a = new Object[newCapacity];
        //復(fù)制右半部分到新數(shù)組,新數(shù)組從0開始
        System.arraycopy(elements, p, a, 0, r);
        //復(fù)制左半部分
        System.arraycopy(elements, 0, a, r, p);
        elements = a;
        //更新頭尾節(jié)點(diǎn)艇抠,tail指向的是下一個(gè)可插入的位置
        head = 0;
        tail = n;
    }

4.pop方法

/**
     * 用作queue幕庐,獲取并刪除隊(duì)首元素
     * 用作stack,獲取并刪除棧頂元素
     */
    public E pollFirst() {
        int h = head;
        @SuppressWarnings("unchecked")
        E result = (E) elements[h];
        // Element is null if deque empty
        if (result == null)
            return null;
        //賦值空家淤,GC
        elements[h] = null;     // Must null out slot
        //循環(huán)數(shù)組 防下標(biāo)越界+head循環(huán)  (h + 1) % (elements.length)
        head = (h + 1) & (elements.length - 1);
        return result;
    }

5.fast-fail機(jī)制

與ArrayList類似

6.自定義ArrayDeque練習(xí)

public class MyArrayDeque<E> implements MyDeque<E> {

    private static final int DEAULT_CAPACITY = 5;

    private E[] data;

    private int size;

    /**
     * 隊(duì)列:先進(jìn)先出异剥,記錄頭尾
     */
    private int first;
    private int last;

    public MyArrayDeque(int capacity) {
        this.first = -1;
        this.last = -1;
        data = (E[]) new Object[capacity];
    }

    public MyArrayDeque() {
        this(DEAULT_CAPACITY);
    }

    @Override
    public void push(E e) {
        final int minCapacity = size + 1;
        if (minCapacity == data.length) {
            grow(minCapacity);
        }

        if (size == 0) {
            first = 0;
        }

        //如果元素彈出隊(duì)列,由于從頭開始彈出元素會(huì)導(dǎo)致數(shù)組靠前角標(biāo)的元素彈出后媒鼓,產(chǎn)生大量占用角標(biāo),數(shù)據(jù)卻為空的情況
        //所以采用循環(huán)數(shù)組错妖,當(dāng)插入元素時(shí)绿鸣,實(shí)際長度沒有達(dá)到數(shù)組長度時(shí),通過對(duì)數(shù)組長度取余暂氯,實(shí)現(xiàn)將尾部角標(biāo)移動(dòng)到前方的空角標(biāo)
        //相當(dāng)于first在前潮模,last在后  
        last = (last + 1) % data.length;//last循環(huán)
        data[last] = e;

        size++;
    }

    private void grow(int minCapacity) {
        int newCapacity = data.length + (data.length >> 1);
        if (newCapacity < minCapacity) {
            newCapacity = minCapacity;
        }

        E[] newData = (E[]) new Object[newCapacity];
        //從原數(shù)組的頭角標(biāo)開始,復(fù)制整個(gè)數(shù)組到一個(gè)新數(shù)組上
        //新數(shù)組頭角標(biāo)為0痴施,尾角標(biāo)為實(shí)際長度-1
        System.arraycopy(data, first, newData, 0, size);
        data = newData;
        first = 0;
        last = size - 1;
    }

    @Override
    public E pop() {
        final E e = data[this.first];
        data[this.first] = null;
        size--;
        //彈出元素擎厢,頭角標(biāo)+1 因采用循環(huán)數(shù)組,通過取余數(shù)確認(rèn)頭角標(biāo)
        this.first = (first + 1) % data.length;//first循環(huán)
        return e;
    }

    @Override
    public E peek() {
        return data[this.first];
    }

    @Override
    public boolean empty() {
        return size == 0;
    }

    @Override
    public int size() {
        return size;
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyDeque<Integer> deque = new MyArrayDeque<>();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            deque.push(i + 1);
        }
        System.out.println(deque.peek());
        System.out.println(deque.pop());
        int size = deque.size();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            Integer pop = deque.pop();
            System.out.println(pop);
        }
    }
}

7.自定義LinkedDeque練習(xí)

public class MyLinkedDeque<E> implements MyDeque<E> {

    private int size;

    private Node<E> first;

    private Node<E> last;


    @Override
    public void push(E e) {

        //前隊(duì)尾結(jié)點(diǎn)
        Node<E> prev = this.last;

        //新的隊(duì)尾結(jié)點(diǎn)
        last = new Node<>(e, null);

        //無數(shù)據(jù)時(shí)更新頭結(jié)點(diǎn)
        if (size == 0) {
            first = last;
        }else{
            //前隊(duì)尾結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)元素指向新的隊(duì)尾結(jié)點(diǎn)
            prev.next = last;
        }

        size++;
    }

    /**
     * 先進(jìn)先出pop first
     *
     * @return
     */
    @Override
    public E pop() {
        //新隊(duì)頭結(jié)點(diǎn)
        Node<E> newFirstNode = first.next;
        E item = first.item;

        //更新隊(duì)頭結(jié)點(diǎn)
        first = newFirstNode;
        size--;

        //無數(shù)據(jù)時(shí)更新尾結(jié)點(diǎn)
        if (size == 0) {
            last = null;
        }

        return item;
    }

    @Override
    public E peek() {
        return first.item;
    }

    @Override
    public boolean empty() {
        return size == 0;
    }

    @Override
    public int size() {
        return size;
    }

    private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;

        public Node(E item, Node<E> next) {
            this.item = item;
            this.next = next;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyDeque<Integer> deque = new MyLinkedDeque<>();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            deque.push(i + 1);
        }
        System.out.println(deque.peek());
        System.out.println(deque.pop());
        int size = deque.size();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            Integer pop = deque.pop();
            System.out.println(pop);
        }
    }
}

參考:https://www.cnblogs.com/CarpenterLee/p/5468803.html
https://www.rabbitwfly.com/

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