java.util.ArrayDeque源码解析

1.准备知识

因为ArrayDeque使用了循环队列，所以首先要了解循环队列数据结构的原理。

http://blog.csdn.net/ya_1249463314/article/details/56013321

2.所属包

package java.util;

3.继承与实现关系

public class ArrayDeque<E> extends AbstractCollection<E>                           implements Deque<E>, Cloneable, Serializable

4.属性

/**     * 存储E类型元素的数组     */    private transient E[] elements;    /**     * 循环队列的头元素索引     */    private transient int head;    /**     * 循环队列的尾元素索引     */    private transient int tail;    /**     * 循环队列的初始化最小容量为8     */    private static final int MIN_INITIAL_CAPACITY = 8;

5.构造方法

构造方法1：

/**     * 构造一个空的数组循环队列，初始化Object数组长度为16     */    public ArrayDeque() {        elements = (E[]) new Object[16];    }

构造方法2：

   /**     * 构造一个指定长度的数组循环队列     */public ArrayDeque(int numElements) {        allocateElements(numElements);    }       /**     * 分配指定元素长度的Object数组     */    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];    }

构造方法3：

/**     * 构造一个包含指定 collection 的元素的循环队列     */public ArrayDeque(Collection<? extends E> c) {//先分配集合c那么长的空间        allocateElements(c.size());//将c中的元素插入到双端队列中        addAll(c);    }/**     * 插入集合c中的所有元素，设置标记位modified代表是否插入元素。 * 如果插入元素了就返回标记位为true。     */public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {        boolean modified = false;        for (E e : c)            if (add(e))                modified = true;        return modified;    }/**     * 在队列的尾部插入元素e     */    public boolean add(E e) {        addLast(e);        return true;    }/**     *      */    public void addLast(E e) {//如果插入的元素为空，那么就抛出空指针异常        if (e == null)            throw new NullPointerException();//在队列的尾部插入元素        elements[tail] = e;/** * 按照循环队列的特点，队满时采用(tail+1)%elements.length==head,而在此处使用了与位运算来代替取余运算，由于位运算速度快，所以这种方式效率高。 * 而此处代码的意思是如果循环队列已经达到了队满的状态，那么就进行扩容操作、并且赋值。 */        if ( (tail = (tail + 1) & (elements.length - 1)) == head)            doubleCapacity();    }    /**     * 将队列扩充原来的2倍，并且将元素复制到扩充的数组中。     */    private void doubleCapacity() {        assert head == tail;//设置暂时变量p，如果直接操作head，那么就会修改head。而本意是操作head而不修改head。        int p = head;        int n = elements.length;//head右边元素的个数        int r = n - p; // number of elements to the right of p//设置新容量，左移一位就相当于扩充为原来的2倍。        int newCapacity = n << 1;//如果新容量的小于0,那么就会抛出非法状态异常。        if (newCapacity < 0)            throw new IllegalStateException("Sorry, deque too big");//创建新容量的Object数组        Object[] a = new Object[newCapacity];//将elements元素复制到数组a中，从elements数组的p开始，数组a从0开始，复制的长度为r        System.arraycopy(elements, p, a, 0, r);//将elements元素复制到数组a中，从elements数组的0开始，数组a从r开始，复制的长度为p        System.arraycopy(elements, 0, a, r, p);//将新数组a赋值给elements        elements = (E[])a;//然后设置新数组的头索引为0.尾索引为n        head = 0;        tail = n;    }

6.方法

addFirst方法

/**     * 在队列的头部插入元素e     */    public void addFirst(E e) {//如果插入元素为空，那么就抛出空指针异常        if (e == null)            throw new NullPointerException();//与位运算代替取余运算，计算出新的头索引的值，进行插入元素e        elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e;//如果头索引和尾索引重合，达到了循环队列的队满状态，就进行扩容赋值操作        if (head == tail)            doubleCapacity();    }

remove方法

/**     * 获取并移除此双端队列所表示的队列的头。     */    public E remove() {        return removeFirst();    }/**     * @throws NoSuchElementException {@inheritDoc}     */    public E removeFirst() {        E x = pollFirst();        if (x == null)            throw new NoSuchElementException();        return x;    }public E pollFirst() {        int h = head;        E result = elements[h];//如果头索引下标对应的元素为空，那么就返回空        if (result == null)            return null;//将头索引处的元素设置为空        elements[h] = null;//将头索引对应的空元素，与运算计算出新的索引值        head = (h + 1) & (elements.length - 1);        return result;    }

7.巧妙设计

（1） ArrayDeque采用循环队列数据结构设计的。（所以增加、删除、判断队空、判断队满都是循环队列的套路）

（2） ArrayDeque增加元素，如果循环队列容量不够，那么就扩容为原来的2倍。

（3） ArrayDeque采用与位运算来代替求余运算，提高了效率。（用在判断队满的时候）。

-----------------------------该源码为jdk1.7版本的