Stack源码分析

如下图所示,为Stack的一些特性

 

源码分析

一、 构造器

    //Stack的构造器默认调用了Vector的默认构造器 初始化一个长度为10的数组
    public Stack() {
        //super();
    }

    //指定初始化容量、增长因子
    //若不指定增长因子 则默认扩容为原来的2倍
    //这也是Vector和ArrayList的区别之一    
    public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
        super();
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
        this.capacityIncrement = capacityIncrement;
    }

    public Vector(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, 0);
    }

    //调用默认构造 指定初始化容量为10
    //顺便一提,ArrayList初始化容量为0
    public Vector() {
        this(10);
    }

二、push(),添加元素至栈顶

由于Stack的数据结构是基于Vector实现的,因此pop,push等操作也都基于Vector的API

    //将item添加到数组末尾 并返回
    public E push(E item) {
        addElement(item);
        return item;
    }

    

    //该addElement属于Vector,底层实现和ArrayList差不多,最大的区别就是扩容时的grow方法
    //ArrayList默认扩容1.5倍,Vector若不指定增长因子则默认扩容2倍
    //这里就不作过多分析了,具体可以参考ArrayList的源码分析
    public synchronized void addElement(E obj) {
        modCount++;
        ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
        elementData[elementCount++] = obj;
    }

三、pop(),删除栈顶元素并返回 

    public synchronized E pop() {
        E obj;
        int len = size();
        //先通过peek()获取数组末尾的元素
        obj = peek();
        //然后将末尾元素删除
        removeElementAt(len - 1);
        return obj;
    }

 四、peek(),返回栈顶元素

    public synchronized E peek() {
        int len = size();
        //若数组为0则抛出空栈异常
        if (len == 0)
            throw new EmptyStackException();
        //返回数组末尾元素
        return elementAt(len - 1);
    }

五、search(),在栈中检索某个元素

    public synchronized int search(Object o) {
        //从数组末尾开始检索
        int i = lastIndexOf(o);
        //若i>=0 返回对应元素在栈中所处的位置(与数组index顺序相反)
        if (i >= 0) {
            return size() - i;
        }
        return -1;
    }


    //----------------Vector----------------//
    public synchronized int lastIndexOf(Object o) {
        return lastIndexOf(o, elementCount-1);
    }
    
    
    public synchronized int lastIndexOf(Object o, int index) {
        //若index >= 容器中的元素个数 则抛出异常
        if (index >= elementCount)
            throw new IndexOutOfBoundsException(index + " >= "+ elementCount);
        //若传入obj=null 从index位置向前遍历 寻找到第一个出现的null位置返回
        if (o == null) {
            for (int i = index; i >= 0; i--)
                if (elementData[i]==null)
                    return i;
        } else {//若不为空 从index位置向前遍历 寻找到第一个出现的相同元素位置返回
            for (int i = index; i >= 0; i--)
                if (o.equals(elementData[i]))
                    return i;
        }
        //未找到返回-1
        return -1;
    }

 

### 关于 Stack 数据结构的源码解析 #### Java 中 `java.util.Stack` 类的实现 Java 提供了一个名为 `Stack` 的类作为其标准库的一部分,该类继承自 `Vector` 并实现了栈的功能。以下是对其内部工作原理的一些深入探讨: - **构造函数** 构造一个新的空堆栈。 ```java public class Stack<E> extends Vector<E> ``` - **核心方法** - `push(E item)` 方法用于将项压入此堆栈顶部。这实际上是调用了父类 `Vector` 的 `addElement()` 方法来增加元素到列表末端[^1]。 ```java public E push(E item) { addElement(item); return item; } ``` - `pop()` 方法移除并返回位于堆栈顶端的对象。如果尝试从空堆栈弹出,则抛出异常。它通过调用 `elementAt(size() - 1)` 获取最后一个元素,并随后删除这个位置上的对象。 ```java public synchronized E pop() { if (empty()) { throw new EmptyStackException(); } E obj = peek(); removeElementAt(size() - 1); return obj; } ``` - `peek()` 返回但不移除此堆栈顶部的对象;如果堆栈为空则返回 null 或者抛出 NoSuchElementException 异常取决于具体版本的行为。 ```java public synchronized E peek() { int size = size(); if (size == 0) { throw new EmptyStackException(); } return elementAt(size - 1); } ``` - **线程安全性** 因为 `Stack` 继承自 `Vector` 而后者是一个同步容器,所以所有的操作都是线程安全的。然而,在多线程环境中使用时仍需注意潜在的竞争条件和其他并发问题。 对于更高效的非阻塞数据结构或者想要避免遗留 API 带来的性能开销,可以考虑采用其他第三方库如 Google Guava 或 Apache Commons Collections 所提供的替代方案。
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