今天在学习深度优先和广度优先遍历树的时候,发现了一个非常牛逼的数据结构,它就是ArrayDeque,这个数据结构既可以当成堆栈使用,又可以当成队列来使用。接下来通过debug一些简单的使用代码来探索一下ArrayDeque的底层实现原理。
首先,我的简明测试如下:
在debug的过程中,我发现在ss和ss1的数据组成里面,相同值所在的地址是一样的,类似与String类,这是Integer常量的特性。跟踪它的初始化:
elements = new Object[16];
这个反映出这个数据结构的底层实现实际上是数组,而且在没有指定容量的条件下初始容量为16.,然后是作为栈使用的push方法,先把push的值转为Integer(范围-128 ~127),然后跳转到addFirst方法:
public void addFirst(E e) { if (e == null) throw new NullPointerException(); elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e; //将head的指针减一后 将数据存入---1 if (head == tail) doubleCapacity(); 如果指针相遇,意味着里面没有东西------2 }
1----这个意味着堆栈的使用是以head节点作为栈顶来使用的
2----这时候这个数据结构为空,所以需要重新初始化一个数组给它,具体代码如下:
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); //native方法,通过地址实现内存复制 System.arraycopy(elements, 0, a, r, p); elements = a; head = 0; tail = n; }
作为堆栈使用的pop()方法直接来到了removeFirst()-->pollFirst():
public E pollFirst() { int h = head; @SuppressWarnings("unchecked") E result = (E) elements[h]; //取head指向的值 // Element is null if deque empty if (result == null) return null; elements[h] = null; // Must null out slot head = (h + 1) & (elements.length - 1); //head++ return result; }非常简单的操作,还有这个位与符号,可以说用的很精髓了,它能保证head指针的大小永远不超过elements.length - 1。
同理,add方法直接跳转到addLast:
public void addLast(E e) { if (e == null) throw new NullPointerException(); elements[tail] = e; if ( (tail = (tail + 1) & (elements.length - 1)) == head) //在数组的末尾添加元素 doubleCapacity(); }
添加成功后还会返回true。remove方法直接来到了removeFirst()-->pollFirst()--同pop一致!!!
总结以上:基本上可以画出一个基本的实现图: