【Java源码】集合类-ArrayDeque

 

一、类继承关系

ArrayDeque和LinkedList一样都实现了双端队列Deque接口,但它们内部的数据结构和使用方法却不一样。根据该类的源码注释翻译可知:

  • ArrayDeque实现了Deque是一个动态数组。
  • ArrayDeque没有容量限制,容量会在使用时按需扩展。
  • ArrayDeque不是线程安全的,前面一篇文章介绍Queue时提到的Java原生实现的 Stack是线程安全的,所以它的性能比Stack好。
  • 禁止空元素。
  • ArrayDeque当作为栈使用时比Stack快,当作为队列使用时比LinkedList快。
public class ArrayDeque<E> extends AbstractCollection<E>                            implements Deque<E>, Cloneable, Serializable

所以ArrayDeque既可以作为队列(包括双端队列xxxFirst,xxxLast),也可以作为栈(pop/push/peek)使用,而且它的效率也是非常高,下面就让我们一起来读一读jdk1.8的源码。

二、类属性

    //存储队列元素的数组     //power of two     transient Object[] elements;           //队列头部元素的索引     transient int head;      //添加一个元素的索引     transient int tail;          //最小的初始化容量(指定大小构造器使用)     private static final int MIN_INITIAL_CAPACITY = 8;
  • elements是transient修饰,所以elements不能被序列化,这个和ArrayList一样。elements数组的容量总是2的幂。
  • MIN_INITIAL_CAPACITY是调用指定大小构造器时使用的最小的初始化容量,这个容量是8,为2的幂。

三、构造函数

    //默认16个长度     public ArrayDeque() {         elements = new Object[16];     }      public ArrayDeque(int numElements) {         allocateElements(numElements);     }      public ArrayDeque(Collection<? extends E> c) {         allocateElements(c.size());         addAll(c);     }
  • ArrayDeque() 无参构造函数默认新建16个长度的数组。
  • 上面第二个指定容量的构造函数,以及第三个通过Collection的构造函数都是用了allocateElements()方法

四、ArrayDeque分配空数组

ArrayDeque通过allocateElements()方法进行扩容。下面是allocateElements()源码:

    private void allocateElements(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         }         elements = new Object[initialCapacity];     }
  • 首先将最小初始化容量8赋值给initialCapacity,通过initialCapacity和传入的大小numElements进行比较。
  • 如果传入的容量小于8,那么元素数组elements的容量就是默认值8。正好是2的三次方。
  • 如果传入容量大于等于8,那么就或通过右移(>>>)和二进制按位或运算(|)以此使得elements内部数组的容量为2的幂。
  • 下面通过一个实例来了解大于等于8时,这段算法内部的运行:
ArrayDeque<Integer> arrayDeque = new ArrayDeque<>(8);
  • 我们通过new一个8个容量的ArrayDeque,进入if判断使得initialCapacity = numElements;此时initialCapacity = 8
  • 然后执行 initialCapacity |= (initialCapacity >>> 1); 首先括号内的initialCapacity >>> 1 右移1位得到4,此时运算式便是initialCapacity|=4,通过二进制按位或运算,例:a |= b ,相当于a=a | b 。得到initialCapacity=12
  • initialCapacity |= (initialCapacity >>> 2);同理为12和12
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