<学习记录>Queue源码学习

• Queue实现方式（ArrayDeque和LinkedList）
• ArrayDeque：循环数组elements保存元素

transient Object[] elements;transient int head;transient int tail;

• 构造

public ArrayDeque() {        elements = new Object[16];}public ArrayDeque(int numElements) {        allocateElements(numElements);}

调整数组长度：

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 = new Object[initialCapacity];    }

解析：根据特定参数设置初始数组的大小。中间移位和或操作是将initialCapacity左边最高位的1复制到右边，再加1变成2的幂次方。

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 = a;        head = 0;        tail = n;    }

解析：这个数组长度扩展，当元素个数增长到等于数组大小时（head==tail）,此时将数组大小扩充一倍，再使用arraycopy将元素复制到新的数组。arraycopy（src，srcPos，dest，destPos，length），src指原数组，srcPos指数组复制的开始位置，dest指目的数组，destPos指目的数组的起始位置，length指要复制的长度。

• 添加

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

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

public boolean offerFirst(E e) {        addFirst(e);        return true;    }

public boolean offerLast(E e) {        addLast(e);        return true;    }

添加是将新的元素添加到队头或者队尾，add和offer的功能实现是一样的。因为已经初始化了数组大小，出头元素时head往后移动，如尾元素时tail往后移动，当移动到数组最后时，会将head或者tail循环到数组的前面。所以

head = (head - 1) & (elements.length - 1)

的功能相当于

head = (head - 1) %（element.length - 1）

由于tail指向的是队尾的后一位，所以先入队尾，再

(tail = (tail + 1) & (elements.length - 1)

功能相当于

tail = (tail + 1) % (elements.length - 1)

当tail==head时，说明元素已满，所以要扩充数组大小，并使用arraycopy拷贝数组。

• 移除

public E removeFirst() {        E x = pollFirst();        if (x == null)            throw new NoSuchElementException();        return x;    }

public E removeLast() {        E x = pollLast();        if (x == null)            throw new NoSuchElementException();        return x;    }

public E pollFirst() {        int h = head;        @SuppressWarnings("unchecked")        E result = (E) elements[h];        // Element is null if deque empty        if (result == null)            return null;        elements[h] = null;     // Must null out slot        head = (h + 1) & (elements.length - 1);        return result;    }

public E pollLast() {        int t = (tail - 1) & (elements.length - 1);        @SuppressWarnings("unchecked")        E result = (E) elements[t];        if (result == null)            return null;        elements[t] = null;        tail = t;        return result;    }

解析：poll和remove都是移除元素操作，实现方法一样。出队头元素，将头元素为null，将head移动到下一个位置；

head = (h + 1) & (elements.length - 1);

出队尾元素，将最后一个元素为null，tail指向前一个位置。

t = (tail - 1) & (elements.length - 1);

• 获取元素

public E getFirst() {        @SuppressWarnings("unchecked")        E result = (E) elements[head];        if (result == null)            throw new NoSuchElementException();        return result;    }

public E getLast() {        @SuppressWarnings("unchecked")        E result = (E) elements[(tail - 1) & (elements.length - 1)];        if (result == null)            throw new NoSuchElementException();        return result;    }

public E peekFirst() {        // elements[head] is null if deque empty        return (E) elements[head];    }

public E peekLast() {        return (E) elements[(tail - 1) & (elements.length - 1)];    }

解析：peek和get的方法实现一样。主要是获取头元素和尾元素的数组下标。