亚洲乱码中文字幕综合,中国熟女仑乱hd,亚洲精品乱拍国产一区二区三区,一本大道卡一卡二卡三乱码全集资源,又粗又黄又硬又爽的免费视频

Java容器類源碼詳解 Deque與ArrayDeque

 更新時(shí)間:2019年06月20日 15:42:29   作者:Givefine  
這篇文章主要介紹了Java容器類源碼詳解 Deque與ArrayDeque,Deque 接口繼承自 Queue接口,但 Deque 支持同時(shí)從兩端添加或移除元素,因此又被成為雙端隊(duì)列。,需要的朋友可以參考下

前言

Queue 也是 Java 集合框架中定義的一種接口,直接繼承自 Collection 接口。除了基本的 Collection 接口規(guī)定測操作外,Queue 接口還定義一組針對隊(duì)列的特殊操作。通常來說,Queue 是按照先進(jìn)先出(FIFO)的方式來管理其中的元素的,但是優(yōu)先隊(duì)列是一個(gè)例外。

Deque 接口繼承自 Queue接口,但 Deque 支持同時(shí)從兩端添加或移除元素,因此又被成為雙端隊(duì)列。鑒于此,Deque 接口的實(shí)現(xiàn)可以被當(dāng)作 FIFO隊(duì)列使用,也可以當(dāng)作LIFO隊(duì)列(棧)來使用。官方也是推薦使用 Deque 的實(shí)現(xiàn)來替代 Stack。

ArrayDeque 是 Deque 接口的一種具體實(shí)現(xiàn),是依賴于可變數(shù)組來實(shí)現(xiàn)的。ArrayDeque 沒有容量限制,可根據(jù)需求自動進(jìn)行擴(kuò)容。ArrayDeque不支持值為 null 的元素。

下面基于JDK 8中的實(shí)現(xiàn)對 ArrayDeque 加以分析。

方法概覽

public interface Queue<E> extends Collection<E> {
//向隊(duì)列中插入一個(gè)元素,并返回true
//如果隊(duì)列已滿,拋出IllegalStateException異常
boolean add(E e);
//向隊(duì)列中插入一個(gè)元素,并返回true
//如果隊(duì)列已滿,返回false
boolean offer(E e);
//取出隊(duì)列頭部的元素,并從隊(duì)列中移除
//隊(duì)列為空,拋出NoSuchElementException異常
E remove();
//取出隊(duì)列頭部的元素,并從隊(duì)列中移除
//隊(duì)列為空,返回null
E poll();
//取出隊(duì)列頭部的元素,但并不移除
//如果隊(duì)列為空,拋出NoSuchElementException異常
E element();
//取出隊(duì)列頭部的元素,但并不移除
//隊(duì)列為空,返回null
E peek();
}

Deque 提供了雙端的插入與移除操作,如下表:

    First Element (Head)   Last Element (Tail)
  Throws exception Special value Throws exception Special value
Insert addFirst(e) offerFirst(e) addLast(e) offerLast(e)
Remove removeFirst() pollFirst() removeLast() pollLast()
Examine getFirst() peekFirst() getLast() peekLast()

Deque 和 Queue 方法的的對應(yīng)關(guān)系如下:

Queue Method Equivalent Deque Method
add(e) addLast(e)
offer(e) offerLast(e)
remove() removeFirst()
poll() pollFirst()
element() getFirst()
peek() peekFirst()

Deque 和 Stack 方法的對應(yīng)關(guān)系如下:

Stack Method Equivalent Deque Method
push(e) addFirst(e)
pop() removeFirst()
peek() peekFirst()

ArrayList 實(shí)現(xiàn)了 Deque 接口中的所有方法。因?yàn)?ArrayList 會根據(jù)需求自動擴(kuò)充容量,因而在插入元素的時(shí)候不會拋出IllegalStateException異常。

底層結(jié)構(gòu)

//用數(shù)組存儲元素
transient Object[] elements; // non-private to simplify nested class access
//頭部元素的索引
transient int head;
//尾部下一個(gè)將要被加入的元素的索引
transient int tail;
//最小容量,必須為2的冪次方
private static final int MIN_INITIAL_CAPACITY = 8;

在 ArrayDeque 底部是使用數(shù)組存儲元素,同時(shí)還使用了兩個(gè)索引來表征當(dāng)前數(shù)組的狀態(tài),分別是 head 和 tail。head 是頭部元素的索引,但注意 tail 不是尾部元素的索引,而是尾部元素的下一位,即下一個(gè)將要被加入的元素的索引。

初始化

ArrayDeque 提供了三個(gè)構(gòu)造方法,分別是默認(rèn)容量,指定容量及依據(jù)給定的集合中的元素進(jìn)行創(chuàng)建。默認(rèn)容量為16。

public ArrayDeque() {
elements = new Object[16];
}
public ArrayDeque(int numElements) {
allocateElements(numElements);
}
public ArrayDeque(Collection<? extends E> c) {
allocateElements(c.size());
addAll(c);
}

ArrayDeque 對數(shù)組的大小(即隊(duì)列的容量)有特殊的要求,必須是 2^n。通過 allocateElements方法計(jì)算初始容量:

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];
}

>>>是無符號右移操作,|是位或操作,經(jīng)過五次右移和位或操作可以保證得到大小為2^k-1的數(shù)??匆幌逻@個(gè)例子:

0 0 0 0 1 ? ? ? ? ? //n
0 0 0 0 1 1 ? ? ? ? //n |= n >>> 1;
0 0 0 0 1 1 1 1 ? ? //n |= n >>> 2;
0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 //n |= n >>> 4;

在進(jìn)行5次位移操作和位或操作后就可以得到2^k-1,最后加1即可。這個(gè)實(shí)現(xiàn)還是很巧妙的。

添加元素

向末尾添加元素:

public void addLast(E e) {
if (e == null)
throw new NullPointerException();
//tail 中保存的是即將加入末尾的元素的索引
elements[tail] = e;
//tail 向后移動一位
//把數(shù)組當(dāng)作環(huán)形的,越界后到0索引
if ( (tail = (tail + 1) & (elements.length - 1)) == head)
//tail 和 head相遇,空間用盡,需要擴(kuò)容
doubleCapacity();
}

這段代碼中,(tail = (tail + 1) & (elements.length - 1)) == head這句有點(diǎn)難以理解。其實(shí),在 ArrayDeque 中數(shù)組是當(dāng)作環(huán)形來使用的,索引0看作是緊挨著索引(length-1)之后的。參考下面的圖片:

那么為什么(tail + 1) & (elements.length - 1)就能保證按照環(huán)形取得正確的下一個(gè)索引值呢?這就和前面說到的 ArrayDeque 對容量的特殊要求有關(guān)了。下面對其正確性加以驗(yàn)證:

  • length = 2^n,二進(jìn)制表示為: 第 n 位為1,低位 (n-1位) 全為0
  • length - 1 = 2^n-1,二進(jìn)制表示為:低位(n-1位)全為1
  • 如果 tail + 1 <= length - 1,則位與后低 (n-1) 位保持不變,高位全為0
  • 如果 tail + 1 = length,則位與后低 n 全為0,高位也全為0,結(jié)果為 0

可見,在容量保證為 2^n 的情況下,僅僅通過位與操作就可以完成環(huán)形索引的計(jì)算,而不需要進(jìn)行邊界的判斷,在實(shí)現(xiàn)上更為高效。

向頭部添加元素的代碼如下:

public void addFirst(E e) {
if (e == null) //不支持值為null的元素
throw new NullPointerException();
elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e;
if (head == tail)
doubleCapacity();
}

其它的諸如add,offer,offerFirst,offerLast等方法都是基于上面這兩個(gè)方法實(shí)現(xiàn)的,不再贅述。

擴(kuò)容

在每次添加元素后,如果頭索引和尾部索引相遇,則說明數(shù)組空間已滿,需要進(jìn)行擴(kuò)容操作。 ArrayDeque 每次擴(kuò)容都會在原有的容量上翻倍,這也是對容量必須是2的冪次方的保證。

private void doubleCapacity() {
assert head == tail; //擴(kuò)容時(shí)頭部索引和尾部索引肯定相等
int p = head;
int n = elements.length;
//頭部索引到數(shù)組末端(length-1處)共有多少元素
int r = n - p; // number of elements to the right of p
//容量翻倍
int newCapacity = n << 1;
//容量過大,溢出了
if (newCapacity < 0)
throw new IllegalStateException("Sorry, deque too big");
//分配新空間
Object[] a = new Object[newCapacity];
//復(fù)制頭部索引到數(shù)組末端的元素到新數(shù)組的頭部
System.arraycopy(elements, p, a, 0, r);
//復(fù)制其余元素
System.arraycopy(elements, 0, a, r, p);
elements = a;
//重置頭尾索引
head = 0;
tail = n;
}

移除元素

ArrayDeque支持從頭尾兩端移除元素,remove方法是通過poll來實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)槭腔跀?shù)組的,在了解了環(huán)的原理后這段代碼就比較容易理解了。

public E pollFirst() {
int h = head;
@SuppressWarnings("unchecked")
E result = (E) 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;
}
public E pollLast() {
int t = (tail - 1) & (elements.length - 1);
@SuppressWarnings("unchecked")
E result = (E) elements[t];
if (result == null)
return null;
elements[t] = null;
tail = t;
return result;
}

獲取隊(duì)頭和隊(duì)尾的元素

@SuppressWarnings("unchecked")
public E peekFirst() {
// elements[head] is null if deque empty
return (E) elements[head];
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E peekLast() {
return (E) elements[(tail - 1) & (elements.length - 1)];
}

迭代器

ArrayDeque 在迭代是檢查并發(fā)修改并沒有使用類似于 ArrayList 等容器中使用的 modCount,而是通過尾部索引的來確定的。具體參考 next 方法中的注釋。但是這樣不一定能保證檢測到所有的并發(fā)修改情況,加入先移除了尾部元素,又添加了一個(gè)尾部元素,這種情況下迭代器是沒法檢測出來的。

private class DeqIterator implements Iterator<E> {
/**
* Index of element to be returned by subsequent call to next.
*/
private int cursor = head;
/**
* Tail recorded at construction (also in remove), to stop
* iterator and also to check for comodification.
*/
private int fence = tail;
/**
* Index of element returned by most recent call to next.
* Reset to -1 if element is deleted by a call to remove.
*/
private int lastRet = -1;
public boolean hasNext() {
return cursor != fence;
}
public E next() {
if (cursor == fence)
throw new NoSuchElementException();
@SuppressWarnings("unchecked")
E result = (E) elements[cursor];
// This check doesn't catch all possible comodifications,
// but does catch the ones that corrupt traversal
// 如果移除了尾部元素,會導(dǎo)致tail != fence
// 如果移除了頭部元素,會導(dǎo)致 result == null
if (tail != fence || result == null)
throw new ConcurrentModificationException();
lastRet = cursor;
cursor = (cursor + 1) & (elements.length - 1);
return result;
}
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
if (delete(lastRet)) { // if left-shifted, undo increment in next()
cursor = (cursor - 1) & (elements.length - 1);
fence = tail;
}
lastRet = -1;
}
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
Object[] a = elements;
int m = a.length - 1, f = fence, i = cursor;
cursor = f;
while (i != f) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E)a[i];
i = (i + 1) & m;
if (e == null)
throw new ConcurrentModificationException();
action.accept(e);
}
}
}

除了 DeqIterator,還有一個(gè)反向的迭代器 DescendingIterator,順序和 DeqIterator 相反。

小結(jié)

ArrayDeque 是 Deque 接口的一種具體實(shí)現(xiàn),是依賴于可變數(shù)組來實(shí)現(xiàn)的。ArrayDeque 沒有容量限制,可根據(jù)需求自動進(jìn)行擴(kuò)容。ArrayDeque 可以作為棧來使用,效率要高于 Stack;ArrayDeque 也可以作為隊(duì)列來使用,效率相較于基于雙向鏈表的 LinkedList 也要更好一些。注意,ArrayDeque 不支持為 null 的元素。

以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。

相關(guān)文章

  • Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)超詳細(xì)分析二叉搜索樹

    Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)超詳細(xì)分析二叉搜索樹

    二叉搜索樹是以一棵二叉樹來組織的。每個(gè)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)對象,包含的屬性有l(wèi)eft,right,p和key,其中,left指向該節(jié)點(diǎn)的左孩子,right指向該節(jié)點(diǎn)的右孩子,p指向該節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn),key是它的值
    2022-03-03
  • Ubuntu安裝jenkins完成自動化構(gòu)建詳細(xì)步驟

    Ubuntu安裝jenkins完成自動化構(gòu)建詳細(xì)步驟

    Jenkins是一個(gè)開源的自動化服務(wù)器,可以用來輕松地建立持續(xù)集成和持續(xù)交付(CI/CD)管道,這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Ubuntu安裝jenkins完成自動化構(gòu)建的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下
    2024-03-03
  • 在IDEA中實(shí)現(xiàn)生成Maven依賴關(guān)系圖

    在IDEA中實(shí)現(xiàn)生成Maven依賴關(guān)系圖

    這篇文章主要介紹了在IDEA中實(shí)現(xiàn)生成Maven依賴關(guān)系圖方式,具有很好的參考價(jià)值,希望對大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教
    2023-07-07
  • Springboot項(xiàng)目異常處理及返回結(jié)果統(tǒng)一

    Springboot項(xiàng)目異常處理及返回結(jié)果統(tǒng)一

    這篇文章主要介紹了Springboot項(xiàng)目異常處理及返回結(jié)果統(tǒng)一,文章圍繞主題展開詳細(xì)的內(nèi)容介紹,具有一定的參考價(jià)值,需要的朋友可以參考一下
    2022-08-08
  • 構(gòu)建多模塊的Spring Boot項(xiàng)目步驟全紀(jì)錄

    構(gòu)建多模塊的Spring Boot項(xiàng)目步驟全紀(jì)錄

    這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于如何構(gòu)建多模塊的Spring Boot項(xiàng)目的相關(guān)資料,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對大家學(xué)習(xí)或者使用SpringBoot具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧
    2019-05-05
  • mybatis-plus分頁如何接收前端參數(shù)limit和page

    mybatis-plus分頁如何接收前端參數(shù)limit和page

    這篇文章主要介紹了mybatis-plus分頁如何接收前端參數(shù)limit和page,具有很好的參考價(jià)值,希望對大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教
    2022-01-01
  • mybatis?@InsertProvider報(bào)錯(cuò)問題及解決

    mybatis?@InsertProvider報(bào)錯(cuò)問題及解決

    這篇文章主要介紹了mybatis?@InsertProvider報(bào)錯(cuò)的解決方案,具有很好的參考價(jià)值,希望對大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教
    2022-07-07
  • Java8中對泛型目標(biāo)類型推斷方法的改進(jìn)

    Java8中對泛型目標(biāo)類型推斷方法的改進(jìn)

    這篇文章主要介紹了Java8中對泛型目標(biāo)類型推斷方法的改進(jìn),需要的朋友可以參考下
    2014-06-06
  • Java BIO實(shí)現(xiàn)聊天程序

    Java BIO實(shí)現(xiàn)聊天程序

    這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了Java BIO實(shí)現(xiàn)聊天程序,文中示例代碼介紹的非常詳細(xì),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的小伙伴們可以參考一下
    2021-11-11
  • java Long類型轉(zhuǎn)為String類型的兩種方式及區(qū)別說明

    java Long類型轉(zhuǎn)為String類型的兩種方式及區(qū)別說明

    這篇文章主要介紹了java Long類型轉(zhuǎn)為String類型的兩種方式及區(qū)別說明,具有很好的參考價(jià)值,希望對大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教
    2021-09-09

最新評論