20230314 java.util.ArrayDeque

源码学习

构造方法

ArrayDeque 有三个构造方法

• ArrayDeque() ：默认底层数组大小是16
• ArrayDeque(int numElements) ：不是指定底层数组大小，而是指最少要容纳的元素数量，具体大小是大于这个数量的2的n次幂
• ArrayDeque(Collection<? extends E> c) ：底层数组具体大小是不小于集合元素数量的2的n次幂

calculateSize

calculateSize 方法用于计算大于元素数量的2的n次幂

底层数组的大小始终是2的n次幂，这样做是为了方便进行位运算

private static int calculateSize(int numElements) {
    int initialCapacity = MIN_INITIAL_CAPACITY;

    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
    }
    return initialCapacity;
}

这里的位运算非常有趣，int是4个字节，也就是32位，>>>表示无符号右移

• 第一次右移1位，并和自身进行或位运算，就能保证前2位如果存在1，1会在最终结果中相同位上
• 第二次在第一次计算的基础上右移2位，并和自身进行或位运算，就能保证前4位如果存在1，1会在结果中
• ...
• 第五次将1扩大到32位，也就是int的位长度
  一系列的位运算结束后，结果必定是000111（前面n个0，后面32-n个1），1从哪一位开始取决于入参int的最高位1在哪一位

位运算结束后，结果+1，就能得到大于且最接近入参int的2的n次幂

如果入参是Integer.MAX_VALUE ($2^{31}-1$) ，+1后，会越界成为 Integer.MIN_VALUE ($-2^{31}$)，然后判断小于0，再无符号右移一位，也就是$2^{30}$

因此，底层数组的大小值域是2的n次幂，且n在区间[4, 30]

二进制表示，负数可以表示的比整数多一个

添加方法 add、push

ArrayDeque中的方法名称中带有First和Last并不是指0和15，而是head和last两个索引，因为使用的是位运算，所以实际这两个索引值可以看作环形索引

• add方法从head向后添加，使用tail从0增加到15
• push方法从last向前添加，使用head从15减小到0
• pop方法和remove方法相同，都是从head向后删除

遍历、迭代器

从head向后环形遍历到tail

扩容、缩容

doubleCapacity 方法进行扩容，将容量扩大到2倍

从head到tail复制到新数组的从0开始的空间

可以看出来，底层数组的索引并不重要，一直操作的都是head和tail两个索引值

不会缩容