集合源码分析系列:
前面已经把Vector,ArrayList,LinkedList分析完了,本来是想开始Map这一块,但是看了下面这个接口设计框架图:整个接口框架关系如下(来自百度百科):
原来还有一个漏网之鱼,Stack栈的是挂在Vector下,前面我们已经分析过Vector了,那么顺便把Stack分析一遍。再不写就2022年了:
Stack介绍栈是一种数据结构,并不是Java特有的,在Java里面体现是Stack类。它的本质是先进后出,就像是一个桶,只能不断的放在上面,取出来的时候,也只能不断的取出最上面的数据。要想取出底层的数据,只有等到上面的数据都取出来,才能做到。当然,如果有这种需求,我们一般会使用双向队列。
以下是栈的特性演示:
Stack在Java中是继承于Vector,这里说的是1.8版本,共用了Vector底层的数据结构,底层都是使用数组实现的,具有以下的特点:
先进后出(``FILO`)
继承于Vector,同样基于数组实现
由于使用的几乎都是Vector,Vector的操作都是线程安全的,那么Stack操作也是线程安全的。
类定义源码:
public class Stack<E> extends Vector<E> { }成员变量只有一个序列化的变量:
private static final long serialVersionUID = 1224463164541339165L; 方法解读Stack没有太多自己的方法,几乎都是继承于Vector,我们可以看看它自己拓展的 5 个方法:
E push(E item): 压栈
synchronized E pop(): 出栈
synchronized E peek():获取栈顶元素
boolean empty():判断栈是不是为空
int search(Object o): 搜索某个对象在栈中的索引位置
push 方法在底层实际上调用的是addElement()方法,这是Vector的方法:
public E push(E item) { addElement(item); return item; }在前面我们已经分析过Vecor的源码,感兴趣可以参考:
addElement是线程安全的,在底层实际上就是往数组后面添加了一个元素,但是它帮我们保障了容量,如果容量不足,会触发自动扩容机制。
public synchronized void addElement(E obj) { modCount++; ensureCapacityHelper(elementCount + 1); elementData[elementCount++] = obj; } pop 方法底层是先调用peek()方法,获取到栈顶元素,再调用removeElementAt()方法移除掉栈顶元素,实现出栈效果。
public synchronized E pop() { E obj; int len = size(); obj = peek(); removeElementAt(len - 1); return obj; }removeElementAt(int index)也是Vector的方法,synchronized修饰,也是线程安全的,由于移除的是数组最后的元素,所以在这里不会触发元素复制,也就是System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j);:
public synchronized void removeElementAt(int index) { modCount++; if (index >= elementCount) { throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount); } else if (index < 0) { throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); } int j = elementCount - index - 1; if (j > 0) { System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j); } elementCount--; elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */ } peek 方法获取栈顶元素,先获取数组的大小,然后再调用Vector的E elementAt(int index)获取该索引的元素:
public synchronized E peek() { int len = size(); if (len == 0) throw new EmptyStackException(); return elementAt(len - 1); }E elementAt(int index)的源码如下,里面逻辑比较简单,只有数组越界的判断:
public synchronized E elementAt(int index) { if (index >= elementCount) { throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount); } return elementData(index); } empty 方法主要是用来判空,判断元素栈里面有没有元素,主要调用的是size()方法:
public boolean empty() { return size() == 0; }这个size()方法其实也是Vector的方法,返回的其实也是一个类变量,元素的个数:
public synchronized int size() { return elementCount; } search方法这个方法主要用来查询某个元素的索引,如果里面存在多个,那么将会返回最后一个元素的索引:
public synchronized int search(Object o) { int i = lastIndexOf(o); if (i >= 0) { return size() - i; } return -1; }使用synchronized修饰,也是线程安全的,为什么需要这个方法呢?
我们知道栈是先进先出的,如果需要查找一个元素在其中的位置,那么需要一个个取出来再判断,那就太麻烦了,而底层使用数组进行存储,可以直接利用这个特性,就可以快速查找到该元素的索引位置。