JDK 中的栈竟然是这样实现的？

前面的文章《动图演示：手撸堆栈的两种实现方法！》我们用数组和链表来实现了自定义的栈结构，那在 JDK 中官方是如何实现栈的呢？接下来我们一起来看。

这正式开始之前，先给大家再解释一下「堆栈」一词的含义，因为之前有读者对这个词有一定的疑惑。

Stack 翻译为中文是堆栈的意思，但为了能和 Heap（堆）区分开，因此我们一般将 Stack 简称为栈。因此当“堆栈”连在一起时有可能表示的是 Stack，而当“堆、栈”中间有分号时，则表示 Heap（堆）和 Stack（栈），如下图所示：

JDK 栈的实现

聊会正题，接下来我们来看 JDK 中是如何实现栈的？

在 JDK 中，栈的实现类是 Stack，它的继承关系如下图所示：

Stack 包含的方法如下图所示：

其中最重要的方法有：

push：入栈方法（添加数据）；

pop：出栈并返回当前元素（移除数据）；

peek：查询栈顶元素。

Stack 实现源码如下：

public class Stack<E> extends Vector<E> { /** * 创建一个空栈 */ public Stack() { } /** * 入栈方法，调用的是 Vector#addElement 的添加方法 */ public E push(E item) { addElement(item); return item; } /** * 出栈并返回当前元素，调用的是 Vector#removeElementAt 的移除元素方法 */ public synchronized E pop() { E obj; // 返回当前要移除的栈顶元素信息 int len = size(); obj = peek(); // 查询当前栈顶元素 removeElementAt(len - 1); // 移除栈顶元素 return obj; } /** * 查询栈顶元素，调用 Vector#elementAt 的查询方法 */ public synchronized E peek() { int len = size(); // 查询当前栈的长度 if (len == 0) // 如果为空栈，直接抛出异常 throw new EmptyStackException(); return elementAt(len - 1); // 查询栈顶元素的信息 } /** * 判断栈是否为空 */ public boolean empty() { return size() == 0; } // 忽略其他方法... }

从上述源码可以看出， Stack 中的核心方法中都调用了父类 Vector 类中的方法，Vector 类的核心源码：

public class Vector<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable { protected Object[] elementData; // 存储数据的容器 protected int elementCount; // 存储数据的容量值 /** * 添加数据 */ public synchronized void addElement(E obj) { modCount++; // 统计容器被更改的参数 ensureCapacityHelper(elementCount + 1); // 确认容器大小，如果容量超出则进行扩容 elementData[elementCount++] = obj; // 将数据存储到数组 } /** * 移除元素（根据下标移除） */ public synchronized void removeElementAt(int index) { modCount++; // 统计容器被更改的参数 // 数据正确性效验 if (index >= elementCount) { throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount); } else if (index < 0) { throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); } int j = elementCount - index - 1; if (j > 0) { // 删除的不是最后一个元素 // 把删除元素之后的所有元素往前移动 System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j); } elementCount--; // 数组容量 -1 elementData[elementCount] = null; // 将末尾的元素赋值为 null（删除尾部元素） } /** * 查询元素（根据下标） */ public synchronized E elementAt(int index) { // 安全性验证 if (index >= elementCount) { throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount); } // 根据下标返回数组中的元素 return elementData(index); } // 忽略其他方法... }

对于上述源码中，可以最不好理解的就是 System#arraycopy 这个方法，它的作用其实就是将删除的元素（非末尾元素）的后续元素依次往前移动的，比如以下代码：

Object[] elementData = {"Java", "Hello", "world", "JDK", "JRE"}; int index = 3; int j = elementData.length - index - 1; System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j); // System.arraycopy(elementData, 4, elementData, 3, 1); System.out.println(Arrays.toString(elementData));

它的运行结果是：

[Java, Hello, world, JRE, JRE]