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Queue除了前面介紹的實(shí)現(xiàn)外,還有一種雙向的Queue實(shí)現(xiàn)Deque。這種隊(duì)列允許在隊(duì)列頭和尾部進(jìn)行入隊(duì)出隊(duì)操作,因此在功能上比Queue顯然要更復(fù)雜。下圖描述的是Deque的完整體系圖。需要說明的是LinkedList也已經(jīng)加入了Deque的一部分(LinkedList是從jdk1.2 開始就存在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))。
Deque在Queue的基礎(chǔ)上增加了更多的操作方法。
從上圖可以看到,Deque不僅具有FIFO的Queue實(shí)現(xiàn),也有FILO的實(shí)現(xiàn),也就是不僅可以實(shí)現(xiàn)隊(duì)列,也可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)堆棧。
同時(shí)在Deque的體系結(jié)構(gòu)圖中可以看到,實(shí)現(xiàn)一個(gè)Deque可以使用數(shù)組(ArrayDeque),同時(shí)也可以使用鏈表(LinkedList),還可以同實(shí)現(xiàn)一個(gè)支持阻塞的線程安全版本隊(duì)列LinkedBlockingDeque。
對(duì)于數(shù)組實(shí)現(xiàn)的Deque來說,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單,只需要一個(gè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)組以及頭尾兩個(gè)索引即可。由于數(shù)組是固定長(zhǎng)度的,所以很容易就得到數(shù)組的頭和尾,那么對(duì)于數(shù)組的操作只需要移動(dòng)頭和尾的索引即可。
特別說明的是ArrayDeque并不是一個(gè)固定大小的隊(duì)列,每次隊(duì)列滿了以后就將隊(duì)列容量擴(kuò)大一倍(doubleCapacity()),因此加入一個(gè)元素總是能成功,而且也不會(huì)拋出一個(gè)異常。也就是說ArrayDeque是一個(gè)沒有容量限制的隊(duì)列。
同樣繼續(xù)性能的考慮,使用System.arraycopy復(fù)制一個(gè)數(shù)組比循環(huán)設(shè)置要高效得多。
對(duì)于LinkedList本身而言,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就更簡(jiǎn)單了,除了一個(gè)size用來記錄大小外,只有head一個(gè)元素Entry。對(duì)比Map和Queue的其它數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以看到這里的Entry有兩個(gè)引用,是雙向的隊(duì)列。
在示意圖中,LinkedList總是有一個(gè)“傀儡”節(jié)點(diǎn),用來描述隊(duì)列“頭部”,但是并不表示頭部元素,它是一個(gè)執(zhí)行null的空節(jié)點(diǎn)。
隊(duì)列一開始只有head一個(gè)空元素,然后從尾部加入E1(add/addLast),head和E1之間建立雙向鏈接。然后繼續(xù)從尾部加入E2,E2就在head和E1之間建立雙向鏈接。最后從隊(duì)列的頭部加入E3(push/addFirst),于是E3就在E1和head之間鏈接雙向鏈接。
雙向鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,操作起來也比較容易,從事從“傀儡”節(jié)點(diǎn)開始,“傀儡”節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)元素就是隊(duì)列的頭部,前一個(gè)元素是隊(duì)列的尾部,換句話說,“傀儡”節(jié)點(diǎn)在頭部和尾部之間建立了一個(gè)通道,是整個(gè)隊(duì)列形成一個(gè)循環(huán),這樣就可以從任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)的任意一個(gè)方向能遍歷完整的隊(duì)列。
同樣LinkedList也是一個(gè)沒有容量限制的隊(duì)列,因此入隊(duì)列(不管是從頭部還是尾部)總能成功。
上面描述的ArrayDeque和LinkedList是兩種不同方式的實(shí)現(xiàn),通常在遍歷和節(jié)省內(nèi)存上ArrayDeque更高效(索引更快,另外不需要Entry對(duì)象),但是在隊(duì)列擴(kuò)容下LinkedList更靈活,因?yàn)椴恍枰獜?fù)制原始的隊(duì)列,某些情況下可能更高效。
同樣需要注意的上述兩個(gè)實(shí)現(xiàn)都不是線程安全的,因此只適合在單線程環(huán)境下使用,下面章節(jié)要介紹的LinkedBlockingDeque就是線程安全的可阻塞的Deque。事實(shí)上也應(yīng)該是功能最強(qiáng)大的Queue實(shí)現(xiàn),當(dāng)然了實(shí)現(xiàn)起來也許會(huì)復(fù)雜一點(diǎn)。
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