Deque（队列）

目录

• Deque
  • 概述
  • 特点
  • 常用方法
  • 双向队列操作
    • 插入元素
    • 移除元素
    • 获取元素
    • 栈操作
    • 引用场景
  • ArrayDeque
    • 概述
    • 特点

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Deque

概述

一个线性 collection，支持在两端插入和移除元素。名称 deque 是“double ended queue（双端队列）”的缩写，通常读为“deck”。大多数 Deque 实现对于它们能够包含的元素数没有固定限制，但此接口既支持有容量限制的双端队列，也支持没有固定大小限制的双端队列。

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特点

1. Deque是一个Queue的子接口，是一个双端队列，支持在两端插入和移除元素
2. deque支持索引值直接存取。
3. Deque头部和尾部添加或移除元素都非常快速。但是在中部安插元素或移除元素比较费时。
4. 插入、删除、获取操作支持两种形式：快速失败和返回null或true/false
5. 不推荐插入null元素，null作为特定返回值表示队列为空

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常用方法

	第一个元素（头部）		最后一个元素（尾部）
	抛出异常	特殊值	抛出异常	特殊值
插入	addFirst(e)	offerFirst(e)	addLast(e)	offerLast(e)
移除	removeFirst()	pollFirst()	removeLast()	pollLast()
检查	getFirst()	peekFirst()	getLast()	peekLast()

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双向队列操作

插入元素

• addFirst(): 向队头插入元素，如果元素为null，则发生空指针异常
• addLast(): 向队尾插入元素，如果为空，则发生空指针异常
• offerFirst(): 向队头插入元素，如果插入成功返回true，否则返回false
• offerLast(): 向队尾插入元素，如果插入成功返回true，否则返回false

移除元素

• removeFirst(): 返回并移除队头元素，如果该元素是null，则发生NoSuchElementException
• removeLast(): 返回并移除队尾元素，如果该元素是null，则发生NoSuchElementException
• pollFirst(): 返回并移除队头元素，如果队列无元素，则返回null
• pollLast(): 返回并移除队尾元素，如果队列无元素，则返回null

获取元素

• getFirst(): 获取队头元素但不移除，如果队列无元素，则发生NoSuchElementException
• getLast(): 获取队尾元素但不移除，如果队列无元素，则发生NoSuchElementException
• peekFirst(): 获取队头元素但不移除，如果队列无元素，则返回null
• peekLast(): 获取队尾元素但不移除，如果队列无元素，则返回null

栈操作

pop(): 弹出栈中元素，也就是返回并移除队头元素，等价于removeFirst()，如果队列无元素，则发生NoSuchElementException

push(): 向栈中压入元素，也就是向队头增加元素，等价于addFirst()，如果元素为null，则发生NoSuchElementException，如果栈空间受到限制，则发生IllegalStateException

引用场景

1. 满足FIFO场景时
2. 满足LIFO场景时，曾经在解析XML按标签时使用过栈这种数据结构，但是却选择Stack类，如果在进行栈选型时，更推荐使用Deque类，应为Stack是线程同步

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ArrayDeque

概述

Deque 接口的大小可变数组的实现。数组双端队列没有容量限制；它们可根据需要增加以支持使用。它们不是线程安全的；在没有外部同步时，它们不支持多个线程的并发访问。禁止 null 元素。此类很可能在用作堆栈时快于 Stack，在用作队列时快于 LinkedList。

特点

1. 初始容量为16，每次扩容都会翻倍，并且容量一定是2^n。

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

 public ArrayDeque(int numElements) {
        allocateElements(numElements);
    }

 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];
    }

>>>是无符号右移操作，|是位或操作，经过五次右移和位或操作可以保证得到大小为 2^n-1 的数。最后在自增一，就是 2^n。

2. 增加或删除（head）

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

elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e;

当head为0时，实际上是11111111&00001111，结果是00001111，也就是物理数组的尾部15；当head增长如head+1超过物理数组长度如16时，实际上是00010000&00001111，结果00000000，也就是0，这样就回到了物理数组的头部.

相当于head初始值0时，第一次就将head指针定位到数组末尾了，然后指针从后向前移动。

而addLast就与之相反，控制tail指针，从前向后移动。当tail和head相遇了就说明空间已经满了。（就像一个圆环结构）

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以上

@Fzxey