集合源码解析StackandQueue精讲初中级人员

　　前言
　　集合的重要程度很高如果不能全面了解就没法完全发挥它的作用打好地基才能走得远StackQueue概述
　　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）。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ArrayD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）。Queue
　　Queue接口继承自Collection接口，除了最基本的Collection的方法之外，它还支持额外的insertion，extraction和inspection操作。这里有两组格式，共6个方法，一组是抛出异常的实现；另外一组是返回值的实现（没有则返回null）。
　　Throwsexception
　　Returnsspecialvalue
　　Insert
　　add（e）
　　offer（e）
　　Remove
　　remove（）
　　poll（）
　　Examine
　　element（）
　　peek（）Deque
　　Deque是doubleendedqueue，表示双向的队列，英文读作deck。Deque继承自Queue接口，除了支持Queue的方法之外，还支持insert，remove和examine操作，由于Deque是双向的，所以可以对队列的头和尾都进行操作，它同时也支持两组格式，一组是抛出异常的实现；另外一组是返回值的实现（没有则返回null）。共12个方法如下：
　　FirstElementHead
　　LastElementTail
　　Throwsexception
　　Specialvalue
　　Throwsexception
　　Specialvalue
　　Insert
　　addFirst（e）
　　offerFirst（e）
　　addLast（e）
　　offerLast（e）
　　Remove
　　removeFirst（）
　　pollFirst（）
　　removeLast（）
　　pollLast（）
　　Examine
　　getFirst（）
　　peekFirst（）
　　getLast（）
　　peekLast（）
　　当把Deque当做FIFO的queue来使用时，元素是从deque的尾部添加，从头部进行删除的；所以deque的部分方法是和queue是等同的。具体如下：
　　QueueMethod
　　EquivalentDequeMethod
　　add（e）
　　addLast（e）
　　offer（e）
　　offerLast（e）
　　remove（）
　　removeFirst（）
　　poll（）
　　pollFirst（）
　　element（）
　　getFirst（）
　　peek（）
　　peekFirst（）
　　Deque的含义是doubleendedqueue，即双端队列，它既可以当作栈使用，也可以当作队列使用。下表列出了Deque与Queue相对应的接口：
　　QueueMethod
　　EquivalentDequeMethod
　　说明
　　add（e）
　　addLast（e）
　　向队尾插入元素，失败则抛出异常
　　offer（e）
　　offerLast（e）
　　向队尾插入元素，失败则返回false
　　remove（）
　　removeFirst（）
　　获取并删除队首元素，失败则抛出异常
　　poll（）
　　pollFirst（）
　　获取并删除队首元素，失败则返回null
　　element（）
　　getFirst（）
　　获取但不删除队首元素，失败则抛出异常
　　peek（）
　　peekFirst（）
　　获取但不删除队首元素，失败则返回null
　　下表列出了Deque与Stack对应的接口：
　　StackMethod
　　EquivalentDequeMethod
　　说明
　　push（e）
　　addFirst（e）
　　向栈顶插入元素，失败则抛出异常
　　无
　　offerFirst（e）
　　向栈顶插入元素，失败则返回false
　　pop（）
　　removeFirst（）
　　获取并删除栈顶元素，失败则抛出异常
　　无
　　pollFirst（）
　　获取并删除栈顶元素，失败则返回null
　　peek（）
　　getFirst（）
　　获取但不删除栈顶元素，失败则抛出异常
　　无
　　peekFirst（）
　　获取但不删除栈顶元素，失败则返回null
　　上面两个表共定义了Deque的12个接口。添加，删除，取值都有两套接口，它们功能相同，区别是对失败情况的处理不同。一套接口遇到失败就会抛出异常，另一套遇到失败会返回特殊值（false或null）。除非某种实现对容量有限制，大多数情况下，添加操作是不会失败的。虽然Deque的接口有12个之多，但无非就是对容器的两端进行操作，或添加，或删除，或查看。明白了这一点讲解起来就会非常简单。
　　ArrayDeque和LinkedList是Deque的两个通用实现，由于官方更推荐使用AarryDeque用作栈和队列，这个文章主要整理ArrayDeque的具体实现。
　　从名字可以看出ArrayDeque底层通过数组实现，为了满足可以同时在数组两端插入或删除元素的需求，该数组还必须是循环的，即循环数组（circulararray），也就是说数组的任何一点都可能被看作起点或者终点。ArrayDeque是非线程安全的（notthreadsafe），当多个线程同时使用的时候，需要程序员手动同步；另外，该容器不允许放入null元素。
　　上图中我们看到，head指向首端第一个有效元素，tail指向尾端第一个可以插入元素的空位。因为是循环数组，所以head不一定总等于0，tail也不一定总是比head大。方法剖析addFirst（）
　　addFirst（Ee）的作用是在Deque的首端插入元素，也就是在head的前面插入元素，在空间足够且下标没有越界的情况下，只需要将elements〔head〕e即可。
　　实际需要考虑：1。空间是否够用，以及2。下标是否越界的问题。上图中，如果head为0之后接着调用addFirst（），虽然空余空间还够用，但head为1，下标越界了。下列代码很好的解决了这两个问题。addFirst（Ee）publicvoidaddFirst（Ee）｛if（enull）不允许放入nullthrownewNullPointerException（）；elements〔head（head1）（elements。length1）〕e；2。下标是否越界if（headtail）1。空间是否够用doubleCapacity（）；扩容｝
　　上述代码我们看到，空间问题是在插入之后解决的，因为tail总是指向下一个可插入的空位，也就意味着elements数组至少有一个空位，所以插入元素的时候不用考虑空间问题。
　　下标越界的处理解决起来非常简单，head（head1）（elements。length1）就可以了，这段代码相当于取余，同时解决了head为负值的情况。因为elements。length必需是2的指数倍，elements1就是二进制低位全1，跟head1相与之后就起到了取模的作用，如果head1为负数（其实只可能是1），则相当于对其取相对于elements。length的补码。
　　下面再说说扩容函数doubleCapacity（），其逻辑是申请一个更大的数组（原数组的两倍），然后将原数组复制过去。过程如下图所示：
　　图中我们看到，复制分两次进行，第一次复制head右边的元素，第二次复制head左边的元素。doubleCapacity（）privatevoiddoubleCapacity（）｛intnelements。head右边元素的个数intnewCapacityn1；原空间的2倍if（newCapacity0）thrownewIllegalStateException（Sorry，dequetoobig）；Object〔〕anewObject〔newCapacity〕；System。arraycopy（elements，p，a，0，r）；复制右半部分，对应上图中绿色部分System。arraycopy（elements，0，a，r，p）；复制左半部分，对应上图中灰色部分elements（E〔〕）a；head0；｝addLast（）
　　addLast（Ee）的作用是在Deque的尾端插入元素，也就是在tail的位置插入元素，由于tail总是指向下一个可以插入的空位，因此只需要elements〔tail〕e；即可。插入完成后再检查空间，如果空间已经用光，则调用doubleCapacity（）进行扩容。
　　publicvoidaddLast（Ee）｛if（enull）不允许放入nullthrownewNullPointerException（）；elements〔tail〕e；赋值if（（tail（tail1）（elements。length1））head）下标越界处理doubleCapacity（）；扩容｝
　　下标越界处理方式addFirt（）中已经讲过，不再赘述。pollFirst（）
　　pollFirst（）的作用是删除并返回Deque首端元素，也即是head位置处的元素。如果容器不空，只需要直接返回elements〔head〕即可，当然还需要处理下标的问题。由于ArrayDeque中不允许放入null，当elements〔head〕null时，意味着容器为空。publicEpollFirst（）｛Eresultelements〔head〕；if（resultnull）null值意味着deque为空elements〔h〕letGCworkhead（head1）（elements。length1）；下标越界处理｝pollLast（）
　　pollLast（）的作用是删除并返回Deque尾端元素，也即是tail位置前面的那个元素。publicEpollLast（）｛intt（tail1）（elements。length1）；tail的上一个位置是最后一个元素Eresultelements〔t〕；if（resultnull）null值意味着deque为空elements〔t〕letGC｝peekFirst（）
　　peekFirst（）的作用是返回但不删除Deque首端元素，也即是head位置处的元素，直接返回elements〔head〕即可。publicEpeekFirst（）｛returnelements〔head〕；elements〔head〕isnullifdequeempty｝peekLast（）
　　peekLast（）的作用是返回但不删除Deque尾端元素，也即是tail位置前面的那个元素。publicEpeekLast（）｛returnelements〔（tail1）（elements。length1）〕；｝