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谈谈ArrayQueue

简述

ArrayQueue 是一个循环队列(Queue),继承了 AbstractList 抽象类,内部通过数组的方式来实现。

源码

package com.sun.jmx.remote.internal;

import java.util.AbstractList;
import java.util.Iterator;

public class ArrayQueue<T> extends AbstractList<T> {
    
    // 初始化必须要传入长度
    public ArrayQueue(int capacity) {
        this.capacity = capacity + 1;
        this.queue = newArray(capacity + 1);
        this.head = 0;
        this.tail = 0;
    }

    // 队列扩容
    public void resize(int newcapacity) {
        int size = size();
        if (newcapacity < size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Resizing would lose data");
        newcapacity++;
        if (newcapacity == this.capacity)
            return;
        T[] newqueue = newArray(newcapacity);
        // 这里将原队列(数组)的数据拷贝到新的队列(数组)中
        for (int i = 0; i < size; i++)
            newqueue[i] = get(i); // 重写了get()方法,实现了从原队列的头部获取数据;
        this.capacity = newcapacity;
        this.queue = newqueue;
        this.head = 0; // 将队列的头移回到第一个位置;
        this.tail = size;  // 将尾指针指向当前队列最后一个元素的下一个位置;
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    private T[] newArray(int size) {
        return (T[]) new Object[size];
    }

    // 添加到队列后面
    public boolean add(T o) {
        queue[tail] = o;
        int newtail = (tail + 1) % capacity; // 通过除余来实现下标的循环;
        if (newtail == head)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Queue full");
        tail = newtail;
        return true; // we did add something
    }

    // 删除首位元素
    public T remove(int i) {
        if (i != 0)
            throw new IllegalArgumentException("Can only remove head of queue");
        if (head == tail)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Queue empty");
        T removed = queue[head];
        queue[head] = null;
        head = (head + 1) % capacity; // 通过除余来实现下标的循环;
        return removed;
    }

    // 重写了List的get()方法,按照队列顺序依次获取元素
    public T get(int i) {
        int size = size();
        if (i < 0 || i >= size) {
            final String msg = "Index " + i + ", queue size " + size;
            throw new IndexOutOfBoundsException(msg);
        }
        int index = (head + i) % capacity;
        return queue[index];
    }

    public int size() {
        // Can't use % here because it's not mod: -3 % 2 is -1, not +1.
        int diff = tail - head;
        if (diff < 0)
            diff += capacity;
        return diff;
    }

    private int capacity; // 当前队列的大小,不可变
    private T[] queue; // 队列数组
    private int head; // 队列首个元素所在的位置
    private int tail; // 队列最后一个元素所在的位置
}

复制代码

整理一下,
resize():扩容队列(将旧队列的数据复制到新队列)。
add():添加数据到列尾。
remove():删除队首元素。

就这么看代码,或许有些朋友会不明白里面的指针是怎么操作的,下面我们看张图。
队列.png
假设有个长度为8的ArrayQueue,里面放满数据(7个),标记0-7。
删除数据,head会向指向1,把0位置数据置为null(队列是先进先出)。
再插入数据,tail则会指向0 newtail = (tail + 1) % capacity

也就是说,整个ArrayQueue是循环的,删除元素总是把head指向的内存地址置为null,添加元素总是插在tail指向的位置,整个存储结构虽然是连续的一段内存,但却像是一个圆环。

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