从Java底层分析Stack(栈)的用法——源码分析系列
Posted 来老铁干了这碗代码
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了从Java底层分析Stack(栈)的用法——源码分析系列相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
最近找工作时,面试了阿里、百度、腾讯、字节等一线互联网大厂。
发现这些大厂有一个共同特征,就是喜欢考查面试者查看底层代码的能力。
于是就有了这个系列, 希望能够帮到大家。
Stack底层源码分析
先来看一下Stack的全部源码
package java.util;
public class Stack<E> extends Vector<E> {
private static final long serialVersionUID = 1224463164541339165L;
public Stack() {
}
public E push(E var1) {
this.addElement(var1);
return var1;
}
public synchronized E pop() {
int var2 = this.size();
Object var1 = this.peek();
this.removeElementAt(var2 - 1);
return var1;
}
public synchronized E peek() {
int var1 = this.size();
if (var1 == 0) {
throw new EmptyStackException();
} else {
return this.elementAt(var1 - 1);
}
}
public boolean empty() {
return this.size() == 0;
}
public synchronized int search(Object var1) {
int var2 = this.lastIndexOf(var1);
return var2 >= 0 ? this.size() - var2 : -1;
}
}
我们发现,Stack是继承Vector实现栈原理的。
接下来一个一个方法来进行分析:
1. 声明栈
声明语句:Stack<Integer>st = new Stack<Integer>();
注意:Stack中只能压入包装类,即只能声明Integer,没办法声明int。
压入:Push()
源码:
// push源码
public E push(E var1) {
this.addElement(var1);
return var1;
}
这里我们发现它代用了一个addElement方法。这个方法基于synchronized修饰,是一个线程安全的方法。
点进去查看, 发现跳转到了vector源代码中,证明Stack与Vector共用一个添加元素的方法(addElement)。
该方法首先要判断数组的容量是否能够容纳新的元素,若不能,则需要进行扩容操作,然后将元素e放置在数组的size位置。ensureCapacityHelper(int)方法源码如下
// addElement 方法
public synchronized void addElement(E obj) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = obj;
}
在ensureCapacityHelper()方法中,判断数组实际容纳的元素数量是否超过了当前数组长度,若是,则执行扩容操作, 即grow方法。
// ensureCapacityHelper 方法
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
// 如果超过了数组长度,则需要扩容。
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
// grow 方法
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
// 获取elementData的原始容量
int oldCapacity = elementData.length;
// 计算新的容量
// 如果在构造方法中设置了capacityIncrement > 0,那么新数组长度就是原数组长度 + capacityIncrement
// 否则,新数组长度就是原数组长度 * 2
int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
capacityIncrement : oldCapacity);
// 若进行扩容后,capacity仍然比实际需要的小,则新容量更改为实际需要的大小,即minCapacity
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
// 如果新数组的长度比虚拟机能够提供给数组的最大存储空间大,则将新数组长度更改为最大正数:Integer.MAX_VALUE
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// 按照新的容量newCapacity创建一个新数组,然后再将原数组中的内容copy到新数组中
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
注意:扩容后的数组长度为原数组长度*2
以上,即为Stack中push的全部源码分析。
弹出:Pop()
Pop的源码:
-
该方法被synchronized修饰,是线程安全的。
-
var2为当前栈长度,var1为栈顶元素,首先通过removeElementAt()方法移除栈顶元素,然后返回被移除的栈顶元素值。
public synchronized E pop() {
int var2 = this.size();
Object var1 = this.peek();
this.removeElementAt(var2 - 1);
return var1;
}
接下来查看removeElementAt()方法
public synchronized void removeElementAt(int index) {
// index是移除一个元素后数组的长度
// index大于等于元素个数,则抛出异常
modCount++;
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
elementCount);
}
// index小于0,则抛异常
// ArrayIndexOutOfBoundsException:数组索引越界异常
else if (index < 0) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
}
// 如果一切正常,执行弹出操作。
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 */
}
返回栈顶元素:peek()
如果为0,则返回空栈异常
反之,进行元素查找并返回的操作(elementAt()方法)
public synchronized E peek() {
int var1 = this.size();
if (var1 == 0) {
throw new EmptyStackException();
} else {
return this.elementAt(var1 - 1);
}
}
判断是否为空:empty()
public boolean empty() {
return this.size() == 0;
}
查找:search()
lastIndexOf()方法:从后向前查找元素,若查找成功,则返回位置,反之,返回-1。
var2存储查找结果,如果var2>=0,则证明查找成功,则返回位置
public synchronized int search(Object var1) {
int var2 = this.lastIndexOf(var1);
return var2 >= 0 ? this.size() - var2 : -1;
}
public synchronized int lastIndexOf(Object o, int index) {
if (index >= elementCount)
throw new IndexOutOfBoundsException(index + " >= "+ elementCount);
if (o == null) {
for (int i = index; i >= 0; i--)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = index; i >= 0; i--)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
以上是关于从Java底层分析Stack(栈)的用法——源码分析系列的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章