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Java中的Stack类
不用Stack有以下两点原因
1、从性能上来说应该使用Deque代替Stack。
2、Stack从Vector继承是个历史遗留问题,JDK官方已建议优先使用Deque的实现类来代替Stack。
该用ArrayDeque还是LinkedList?
ArrayDeque与LinkList区别:
ArrayDeque:
LinkList:
结论
API积累
Deque中常用方法:
把Deque当栈用的时候:
把Deque当队列用的时候:
从上面(头部)插入:
从上面(头部)出来/观察:
从下面(尾部)插入:
从下面(尾部)出来/观察:
Java中的Stack类
Java中Stack类从Vector类继承,底层是用数组实现的线程安全的栈。栈是一种后进先出(LIFO)的容器,常用的操作push/pop/peek
。
不过Java中用来表达栈的功能(push/pop/peek
),更适用的是使用双端队列接口Deque,并用实现类ArrayDeque / LinkedList
来进行初始化。
Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
Deque<Integer> stack = new LinkedList<>();
不用Stack有以下两点原因
1、从性能上来说应该使用Deque代替Stack。
Stack和Vector都是线程安全的,其实多数情况下并不需要做到线程安全,因此没有必要使用Stack。毕竟保证线程安全需要上锁,有额外的系统开销。
2、Stack从Vector继承是个历史遗留问题,JDK官方已建议优先使用Deque的实现类来代替Stack。
Stack从Vector继承的一个副作用是,暴露了
set/get
方法,可以进行随机位置的访问,这与Stack只能从尾巴上进行增减的本意相悖。此外,Deque在转成ArrayList或者stream的时候保持了“后进先出”的语义,而Stack因为是从Vector继承,没有这个语义。
Stack<Integer> stack = new Stack<>(); Deque<Integer> deque = new ArrayDeque<>();stack.push(1); stack.push(2); deque.push(1); deque.push(2);System.out.println(new ArrayList<>(stack)); // [1,2] List<Integer> list1 = stack.stream().collect(Collectors.toList());//[1,2]// deque转成ArrayList或stream时保留了“后进先出”的语义 System.out.println(new ArrayList<>(deque)); // [2,1] List<Integer> list2 = deque.stream().collect(Collectors.toList());//[2,1]
该用ArrayDeque还是LinkedList?
ArrayDeque和LinkedList这两者底层,一个采用数组存储,一个采用链表存储;
ArrayDeque与LinkList区别:
ArrayDeque:
- 数组结构
- 插入元素不能为null
- 无法确定数据量时,后期扩容会影响效率
LinkList:
- 链表结构
- 插入元素能为null
- 无法确定数据量时,有更好表现
PS:这两者既可当成栈(仅支持在尾部加入或移除元素)使用;也可当成双端队列使用,即可以在队列的两端(头或尾)将元素加入或移除。
单次加入/移除元素的平均时间复杂度均为O(1)。
那么问题来了,在用作栈时到底用ArrayDeque好还是LinkedList好呢?
注意到ArrayDeque源码注释中有一句话:
This class is likely to be faster than {@link Stack} when used as a stack,
and faster than {@link LinkedList} when used as a queue.
ArrayDeque用作栈时比Stack快没有疑问,用作队列的时候似乎也会比LinkedList快!
笔者经过50W数据量的测试,发现两者性能基本接近,ArrayDeque
平均耗时在18-24ms,LinkedList
耗时平均在20-28ms。
如果数据量上升到100W的话,ArrayDeque
的优势会更明显。
结论:ArrayDeque会略胜一筹,不过差别通常可以忽略
public static void main(String[] args) {int length = 500000;int max = length;// 生成一个长度为length,值从1~max的随机数组int[] data = new RandomIntArray(length,1,length,max).next();int loopCount = 10;long t1, t2;t1 = System.currentTimeMillis();for (int i = 0; i < loopCount; i++) {// testArrayDeque(data);testLinkedList(data);}t2 = System.currentTimeMillis();// 测试loopCount次取平均结果System.out.println("timeTaken: " + String.format("%.1f", (t2-t1)/(double)loopCount));
}public static void testArrayDeque(int[] data) {int length = data.length;Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();for (int i = 0; i < length/2; i++) {stack.push(data[i]);stack.push(data[i+1]);stack.pop();stack.push(stack.peek()+1);}
}public static void testLinkedList(int[] data) {int length = data.length;Deque<Integer> stack = new LinkedList<>();for (int i = 0; i < length/2; i++) {stack.push(data[i]);stack.push(data[i+1]);stack.pop();stack.push(stack.peek()+1);}
}
结论
ArrayDeque会略胜一筹,不过差别通常可以忽略。
经过性能对比,笔者更倾向于使用ArrayDeque
来表达Java中的栈功能。
API积累
Deque中常用方法:
以这2个为基础整出来的Deque除了结构不一样,方法都一样的。
把Deque当栈用的时候:
入栈 | push(E e) |
出栈 | poll() / pop() 后者在栈空的时候会抛出异常,前者返回null |
查看栈顶 | peek() 为空时返回null |
把Deque当队列用的时候:
入队 | offer(E e) |
出队 | poll() 为空时返回null |
查看队首 | peek() 为空时返回null |
有些时候需要进行一些骚操作的时候(比如取得栈底元素,取得队尾元素),这些常规操作就不能满足了。
下面就是Deque中一些更详细的方法。
从上面(头部)插入:
方法名 | 作用 |
---|---|
void addFirst(E e) | 将指定的元素插入此双端队列的前面 ,空间不足抛异常 |
boolean offerFirst(E e) | 将指定的元素插入此双端队列的前面 ,空间不足插入失败返回回false |
void push(E e) | 将指定的元素插入此双端队列的前面 ,空间不足抛异常 |
从上面(头部)出来/观察:
方法名 | 作用 |
---|---|
E removeFirst() | 检索并删除第一个元素,为空时抛出异常 |
E remove() | 和removeFirst一样 检索并删除第一个元素,为空时抛出异常 |
E pop() | 和removeFirst一样 检索并删除第一个元素,为空时抛出异常 |
E pollFirst() | 检索并删除第一个元素 ,为空时返回null |
E poll() | 和pollFirst一样 检索并删除第一个元素 ,为空时返回null |
E getFirst() | 只看看第一个元素 ,不出来,为空就抛异常 |
E element() | 和getFirst一样 只看看第一个元素 ,不出来,为空就抛异常 |
E peekFirst() | 只看看第一个元素 ,不出来,为空时返回null |
E peek() | 和peekFirst一样 只看看第一个元素 ,不出来,为空时返回null |
从下面(尾部)插入:
方法名 | 作用 |
---|---|
void addLast(E e) | 将指定的元素插入此双端队列的后面 ,空间不足抛异常 |
boolean offerLast(E e) | 将指定的元素插入此双端队列的后面,空间不足返回false |
boolean add(E e) | 将指定的元素插入此双端队列的后面,空间不足抛异常 |
boolean offer(E e) | 将指定的元素插入此双端队列的后面,空间不足返回false |
从下面(尾部)出来/观察:
方法名 | 作用 |
---|---|
E removeLast() | 检索并删除最后一个元素,为空时抛出异常 |
E pollLast() | 检索并删除最后一个元素 ,为空时返回null |
E getLast() | 只看看最后一个元素 ,不出来,为空就抛异常 |
E peekLast() | 只看看最后一个元素 ,不出来,为空时返回null |