ArrayDeque中的取余

最新推荐文章于 2025-03-10 22:36:41 发布

Chester Chai

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分类专栏：随笔文章标签： ArrayDeque 取余

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Java里有一个叫做Stack的类，却没有叫做Queue的类（它是个接口名字）。而当需要使用栈时，Java已不推荐使用Stack，而是推荐使用更高效的ArrayDeque；既然Queue只是一个接口，当需要使用队列时也就首选ArrayDeque了（次选是LinkedList）。

ArrayDeque底层实际上是使用双向队列数组结构来实现的。那我们知道使用双向队列就不得不面临一个问题，那就是取余，然而直接使用符号’%‘来进行取余在效率上是不高的。在这里ArrayDeque使用了一个非常好的方法，使用’&'符号，那么这个符号是如何发挥作用的呢？我们可以从源码当中一探究竟。

public void addFirst(E e) {
    if (e == null)
        throw new NullPointerException();
    elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e;
    if (head == tail)
        doubleCapacity();
}

在addFirst函数中显然取余是通过：(head - 1) & (elements.length - 1)来完成的。另外，这里是先添加元素，而后检查扩容的，因为双向队列的数组中总有一个位置是没有用到的，所以可以直接添加元素而后检查扩容。回到我们的主题，在ArrayDeque中有一个规定：elements.length一定是2的指数。虽然我们可以在初始化的时候写入一个大小，但是ArrayDeque会自动将初始化数组增大到2的指数，且最小为8。

我们以一个例子分析一下，假如elements.length=0x100(256)；则elements.length-1=0xff(255)；而head-1最小为-1(0xffffffff)时，(head - 1) & (elements.length - 1)=0xff；指向了数组的尾部，也就没有越界。如果是addLast，tail+1的时候，最大为256（0x100）时,(tail + 1) & (elements.length - 1)=0；指向了数组头部，其他也是类似的，完美解决了取余效率不高的问题。

总结来说就是如果是对2的指数取余的时候，我们可以用num&(2^x - 1)来提高取余效率，这种方法还使用在HashMap中；