ArrayDeque的分析

最新推荐文章于 2025-03-13 13:17:29 发布

刘皇叔9527

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分类专栏： java 基础文章标签：集合

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本文详细解析了 Java 中 ArrayDeque 的实现原理，包括其通过循环数组实现的数据结构、容量分配算法及扩展机制等内容。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

 <span style="font-size:18px;">ArrayDeque继承了集合的抽象类AbstractCollection<E> ，实现了 Deque<E>, Cloneable, Serializable三个接口。</span>

从名字可以看出该队列是由循环数组实现的。

<span style="font-size:18px;">  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 = (E[]) new Object[initialCapacity];
    }</span>

这段代码实现了分配一个合适的2的N次幂的容量的数组。>>>表示无符号右移，最高位补零（>>表示有符号右移，正数补零，负数补1）。右移一位相当于除以2，因为int 占据4哥字节，32位，最高位符号位，所以最大表示2^31-1。

<span style="font-size:18px;">            initialCapacity |= (initialCapacity >>>  1);
            initialCapacity |= (initialCapacity >>>  2);
            initialCapacity |= (initialCapacity >>>  4);
            initialCapacity |= (initialCapacity >>>  8);
            initialCapacity |= (initialCapacity >>> 16);</span>

这一段代码相当于把initialCapacity的最高位（非零）开始所有位都置为1 ，比如：100011011111到111111111111。当 initialCapacity大于2^30时，会返回2^31是负数，所以要进行判断。

当队列容量不够就进行扩展，乘以2

   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;
    }

在尾部增加元素，红的代码是关键，解决循环跨界的问题。

   public void addLast(E e) {
        if (e == null)
            throw new NullPointerException();
        elements[tail] = e;
        if ( <span style="color:#FF0000;">(tail = (tail + 1) & (elements.length - 1))</span> == head)
            doubleCapacity();
    }