Java集合ArrayDeque類實(shí)例分析
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前言
ArrayDeque類是雙端隊列的實(shí)現(xiàn)類,類的繼承結(jié)構(gòu)如下面,繼承自AbastractCollection(該類實(shí)習(xí)了部分集合通用的方法,其實(shí)現(xiàn)了Collection接口),其實(shí)現(xiàn)的接口Deque接口中定義了雙端隊列的主要的方法,比如從頭刪除,從尾部刪除,獲取頭數(shù)據(jù),獲取尾部數(shù)據(jù)等等。
public class ArrayDeque<E> extends AbstractCollection<E> implements Deque<E>, Cloneable, Serializable
ArrayDeque基本特征
就其實(shí)現(xiàn)而言,ArrayDeque采用了循環(huán)數(shù)組的方式來完成雙端隊列的功能。
1. 無限的擴(kuò)展,自動擴(kuò)展隊列大小的。(當(dāng)然在不會內(nèi)存溢出的情況下。)
2. 非線程安全的,不支持并發(fā)訪問和修改。
3. 支持fast-fail.
4. 作為棧使用的話比比棧要快.
5. 當(dāng)隊列使用比linklist要快。
6. null元素被禁止使用。
ArrayDeque實(shí)現(xiàn)方法解讀
最小初始化容量限制
/** * The minimum capacity that we'll use for a newly created deque. * Must be a power of 2. */ private static final int MIN_INITIAL_CAPACITY = 8;
這里根據(jù)注釋中提及,必須是2的冪次。僅僅通過這里是不會知道為何要這樣設(shè)定的。
public void addFirst(E e) { if (e == null) throw new NullPointerException(); elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e; if (head == tail) doubleCapacity(); }
addFirst方法中使用了head-1和length-1相與的形式來計算,那么,length-1這里是多少,因?yàn)橐?guī)定了length必須是2的冪次,所以length-1后二進(jìn)制低位將全部為1,然后與head-1相與相當(dāng)于對其進(jìn)行取模。
擴(kuò)容
之所以說該ArrayDeque容量無限制,是因?yàn)橹灰獧z測到head==tail的時候,就直接調(diào)用doubleCapacity方法進(jìn)行擴(kuò)容。
這個時候?qū)?shù)組展開,head和tail指向的是同一個位置,那么,因?yàn)槭茄h(huán)數(shù)組,所以head左邊可能存在一部分元素為p個,右邊也可能存在一部分?jǐn)?shù)據(jù)r=n-p個,右邊的部分復(fù)制到從0到r,左邊的部分復(fù)制到從r到結(jié)束。這樣原來的數(shù)據(jù)從0開始往下排列。
private void doubleCapacity() { 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]; System.arraycopy(elements, p, a, 0, r); System.arraycopy(elements, 0, a, r, p); elements = (E[])a; head = 0; tail = n; }
刪除元素
刪除元素的基本思路為確定那一側(cè)的數(shù)據(jù)少,少的一側(cè)移動元素位置,這樣效率相對于不比較更高些,然后,判斷head是跨越最大值還是為跨越最大值,繼而可以分兩種不同的情況進(jìn)行拷貝。但是該方法比較慢,因?yàn)榇嬖跀?shù)組的拷貝。
private boolean delete(int i) { checkInvariants(); final E[] elements = this.elements; final int mask = elements.length - 1; final int h = head; final int t = tail; final int front = (i - h) & mask; final int back = (t - i) & mask; // Invariant: head <= i < tail mod circularity if (front >= ((t - h) & mask)) throw new ConcurrentModificationException(); // Optimize for least element motion // 為了最小的拷貝數(shù)據(jù) if (front < back) { // 遞增的順序時 if (h <= i) { // 刪除部分前面的向后移動 System.arraycopy(elements, h, elements, h + 1, front); } else { // Wrap around // 跨越最小與最大值 // 分兩次拷貝 System.arraycopy(elements, 0, elements, 1, i); // 最大的地方單獨(dú)處理 elements[0] = elements[mask]; // 前面的部分向后移動一位 System.arraycopy(elements, h, elements, h + 1, mask - h); } elements[h] = null; head = (h + 1) & mask; return false; } else { // 遞增的順序時 if (i < t) { // Copy the null tail as well // 拷貝i后面的部分?jǐn)?shù)據(jù)前置 System.arraycopy(elements, i + 1, elements, i, back); tail = t - 1; } else { // Wrap around // 跨越中間最大值的時候 // 后面向前拷貝 // 0處的值單獨(dú)處置放在最大的下標(biāo)處 // 后面的部分從1開始向前移動一個,原來的1在0處 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; } }
獲取并刪除元素
這里在舉個簡單點(diǎn)的例子,中間判斷是不是null,可以看出該隊列不支持null,通過把其值設(shè)為null就算是將其刪除了。然后head向遞增的方向退一位即可。
public E pollFirst() { int h = head; E result = elements[h]; // Element is null if deque empty if (result == null) return null; elements[h] = null; // Must null out slot head = (h + 1) & (elements.length - 1); return result; }
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文章標(biāo)題:Java集合ArrayDeque類實(shí)例分析
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