今天我要分享的是java裏面比較常見的數據結構隊列的源碼分析，隊列，先進先出模式，即FIFO的特色，平常生活中隊列的特色也隨處可見，超市購物排隊，餐廳排隊買飯等一系列都知足了隊列的先進先出的特色，java做爲一門高級語言，天然提供了隊列這種成熟的數據結構供咱們使用了。
java
今天我就以本身的理解進行分析了，首先先說下或者先講述下我爲何要寫這篇文章吧？工做中用到了？沒有，那你爲何要寫？炫技？也不是，主要是以前我本身分析了ArrayList，LinkedList以及Stack的源碼文章了，到這裏就理所應當的應該分析隊列的這種數據結構了，知足一下學生時代心心念的數據結構吧。nginx
數據結構，數組，鏈表，棧，隊列等在咱們的開發中很常見，可是我沒有用隊列的特色作過業務的需求開發，因此這篇文章的講述天然就涉及不到工做的內容了。面試
說了這麼多，接下來就逐漸去分析隊列的源碼吧，寫到這時下起了小雨，對，這個時間段是晚上十點左右，這篇文章是本身繼五一放假來的第一篇文章，本身玩着玩着手機就忽然想起了要寫這篇文章了，索性就過來寫了，要是學生時代這麼努力多好，其實我不後悔學生時期的貪玩，即便那個時間段努力增進本身的技術又能怎樣？誰也不知道將來會怎樣，不後悔，便值得。數據庫
關於讀源碼，如何進行梳理整個過程，每一個人都有着本身的一套，在這裏我就以本身的一套來進行分析好了。絮叨了這麼多，接下來就是示例程序的展現了，今天看了一位做者的說法，他說寫一篇文章，代碼不易過多，每一個人都有着本身的寫做方式，見仁見智吧，適合本身的纔是最好的，好懷念寫代碼的那段日子，沒日沒夜。數組
這裏要分析的是下面這個隊列，因此這裏暫時下貼出一點這個類的繼承結構，便於本身分析。
微信
public class ArrayDeque<E> extends AbstractCollection<E> implements Deque<E>, Cloneable, Serializable{}
一，首先咱們先看下ArrayDequeue隊列的構造函數吧。
數據結構
/** * Constructs an empty array deque with an initial capacity * sufficient to hold 16 elements. */ public ArrayDeque() { elements = new Object[16]; }
構造一個內存容量爲16大小的數組，用於存儲數據元素，即隊列的初始大小容量爲16，能夠容納16個數據元素。
jvm
二，ArrayDequeue也支持自定義容量的構造函數的設置，和ArrayList集合差很少的意思，這樣減小了數組元素的拷貝，提升了性能，通常面試的時候都會問到這一點的。
函數
public ArrayDeque(int numElements) { allocateElements(numElements); } 步驟一： private void allocateElements(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) initialCapacity >>>= 1; } elements = new Object[initialCapacity];//暫時先看這部分好了，就是內存空間的開闢，上面的內容暫時先不理解也沒事，不影響咱們的分析 }
寫到這裏，寫到了內存空間的分配的字樣，想到了本身學習c語言的模樣，那個拿着大部書《C語言程序設計》前往機房的少年，因爲興趣使然，逐漸走上了javaWeb的開發了，不過這裏說明一點，學習c語言對於你理解高級語言java大有裨益，這是本身的理解。
源碼分析
三，通常寫到這裏就會去分析數據結構的基本方法，添加方法add了，這裏固然是順勢而爲分析一下add方法了。
public boolean add(E e) { addLast(e); return true; } 步驟一：public void addLast(E e) { if (e == null) throw new NullPointerException(); elements[tail] = e; if ( (tail = (tail + 1) & (elements.length - 1)) == head) doubleCapacity(); }
首先進行前置校驗，判斷元素e是否爲null，如果null直接拋出空指針異常，提及前置校驗，其實你在作javaWeb的開發時必定會遇到的，基於aop的方式或者手動判斷都是要的，由於咱們要去校驗不可信數據即外部輸入的數據，關於如何校驗，這裏暫時說一下，本身後面會單獨寫上一篇關於參數校驗的文章了，而後將元素e放置到數據的末尾，而後判斷隊列是否滿了，若滿了則進行擴容，這也是爲何叫動態擴容機制了，如今誰還在使用靜態擴容呢？況且java做爲一門高級語言呢，順勢而爲成就了這個語言使人喜歡的特色吧。
四，隊列既然有入隊，想必就會想到隊列出隊的方法，即poll方法，接下來咱們繼續看下隊列出隊的方法時間吧。
public E poll() { return pollFirst(); } 步驟一： public E pollFirst() { int h = head; @SuppressWarnings("unchecked") E result = (E) elements[h]; // Element is null if deque empty if (result == null) return null; elements[h] = null; // Must null out slot head = (h + 1) & (elements.length - 1); return result; }
首先將隊頭元素賦值給局部變量h，即int h=head，這也是一向寫代碼的習慣，而後根據數組下標值進行元素的定位，即時間複雜度爲O(1)這也是數組做爲查找比較快的緣由之一吧，寫到這寫到了hash函數的特性了，時間複雜度也很小，後面如果有須要能夠分享一下關於hash相關的內容，畢竟數據結構map的特色就是結合hash加上樹，鏈表，數組組成了優秀的源碼。而後將隊列的隊頭元素置爲null，這樣便於垃圾收集器進行資源的回收，可是這裏沒有寫到let's gc ，怎麼和集合不同呢，而後隊列元素前置一位，而且判斷隊列是否在整個隊列的範圍內，這是比較重要的，將獲取的元素進行返回。
五，有了入隊，出隊，接下來咱們在看下如何獲取元素個數
public int size() { return (tail - head) & (elements.length - 1); }
隊尾元素位置減去隊首元素位置進行隊列元素個數的肯定，是否是很簡單，寫到這是否是有點激動能夠寫本身的隊列了，其實造輪子當然使人興奮，可是爲時尚早，慢慢來，須要的時候天然要造輪子的。
六，通常集合都會有判空操做，否則在操做元素時發現是空的，也沒有什麼意義了，這也是算前置校驗的一種吧。
public boolean isEmpty() { return head == tail; }
隊首位置等於隊尾位置就表示這個隊列爲空，是否是很容易理解。
七，通常集合數據結構咱們都會去判斷某個元素是否存在，這樣便於咱們的查找，說到這沒有數據庫咱們同樣能夠去操做數據，不過都是基於內存來操做的，數據庫的出現能夠將數據永遠存儲到存儲介質中，保證了斷電不易丟失的特性，這也是它普遍的用途吧。
public boolean contains(Object o) { if (o == null) return false; int mask = elements.length - 1; int i = head; Object x; while ( (x = elements[i]) != null) { if (o.equals(x)) return true; i = (i + 1) & mask; } return false; }
首先，先將元素元素o與null進行比對，若爲null則直接返回false，由於隊列不容許添加元素爲null的值，因此這裏又作了一下前置校驗，加快校驗的速度，而後循環判斷元素o和隊列的每個元素進行比較，此時時間複雜度爲O(n)，相等則返回true，不然返回false。
八，隊列這個數據結構能夠像棧同樣只返回隊列的隊首元素，可是不出隊。
public E peek() { return peekFirst(); } 步驟一： public E peekFirst() { // elements[head] is null if deque empty return (E) elements[head]; }
這裏只返回數組的第一個元素，可是不出隊，是否是很巧妙，這是設計的構思，欣賞一下。
九，隊列的操做其實也是增刪改查操做，這裏介紹最後一個方法，如何清空隊列的元素。
public void clear() { int h = head; int t = tail; if (h != t) { // clear all cells head = tail = 0; int i = h; int mask = elements.length - 1; do { elements[i] = null; i = (i + 1) & mask; } while (i != t); } }
首先使用兩個局部變量h,t進行隊首，隊尾元素位置的肯定，使用do...while語句進行判斷隊首是否等於隊尾來判斷隊列是否爲空，而後將數組的每個元素置爲null，而後等jvm垃圾收集器進行收集元素爲null，這樣隊列的元素就被清空了。
十，到這裏就結束了本身對隊列的源碼分析，其實你會發現我這裏沒有對隊列的每個方法進行分析，其實都差很少，這裏起到一個開頭做用就能夠了，下面的每一個分析方法都差很少。
時間也不早了，也快到晚上十一點了，到這裏就結束了，本身寫文章的風格漸漸變了，變得文字稍微多了一點。
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