一、Stack源码分析
1.继承结构
栈是数据结构中一种很重要的数据结构类型，因为栈的后进先出功能是实际的开发中有很多的应用场景。Java API中提供了栈（Stacck)的实现。
Stack类继承了Vector类，而Vector类继承了AbstractList抽象类，实现了List接口，Cloneable接口，RandomAcces接口以及Serializable接口，需要指出的Vector内部还有两个内部类ListItr和Itr，Itr在继承Vector的同时实现了Iterator接口，而ListItr在继承了Itr类的同时实现了ListIterator接口。
2、图解
3、源码分析
Stack类里的方法：
1).public Stack() //一个无参构造方法，能直接创建一个Stack
2).public E push(E item) //向栈顶压入一个项
3).public synchronized E pop() //移走栈顶对象，将该对象作为函数值返回
4).public synchronized E peek() //查找栈顶对象，而不从栈中移走。
5).public boolean empty() //测试栈是否为空
6).public synchronized int search(Object o) //返回栈中对象的位置，从1开始。
private static final long serialVersionUID = 1224463164541339165L;
其他值的方法是从Vector类继承而来，通过源码可以发现Vector有几个属性值：
protected Object[] elementData //elementData用于保存Stack中的每个元素；
protected int elementCount //elementCount用于动态的保存元素的个数，即实际元素个数
protected int capacityIncrement //capacityIncrement用来保存Stack的容量（一般情况下应该是大于elementCount）
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = 2147483639 ; //MAX_ARRAY_SIZE 用于限制Stack能够保存的最大值数量
通过这几属性我们可以发现，
Stack底层是采用数组来实现的。
1、public E push(E item) //向栈顶压入一个项
//向栈顶压入一个项
public E push(E item) {
//调用Vector类里的添加元素的方法
addElement(item);
return item;
}
public synchronized void addElement(E obj) {
//通过记录modCount参数来实现Fail-Fast机制
modCount++;
//确保栈的容量大小不会使新增的数据溢出
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = obj;
}
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
//防止溢出。超出了数组可容纳的长度，需要进行动态扩展！！！
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
//数组动态增加的关键所在
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
//如果是Stack的话，数组扩展为原来的两倍
int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
capacityIncrement : oldCapacity);
//扩展数组后需要判断两次
//第1次是新数组的容量是否比elementCount + 1的小（minCapacity;）
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//第1次是新数组的容量是否比指定最大限制Integer.MAX_VALUE - 8 大
//如果大，则minCapacity过大，需要判断下
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
//检查容量的int值是不是已经溢出
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
2、public synchronized E peek() //查找栈顶对象，而不从栈中移走
//查找栈顶对象，而不从栈中移走。
public synchronized E peek() {
int len = size();
if (len == 0)
throw new EmptyStackException();
return elementAt(len - 1);
}
//Vector里的方法，获取实际栈里的元素个数
public synchronized int size() {
return elementCount;
}
public synchronized E elementAt(int index) {
if (index >= elementCount) {
//数组下标越界异常
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount);
}
//返回数据下标为index的值
return elementData(index);
}
@SuppressWarnings("unchecked")
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}3、public synchronized E pop() //移走栈顶对象，将该对象作为函数值返回
//移走栈顶对象，将该对象作为函数值返回
public synchronized E pop() {
E obj;
int len = size();
obj = peek();
//len-1的得到值就是数组最后一个数的下标
removeElementAt(len - 1);
return obj;
}
//Vector里的方法
public synchronized void removeElementAt(int index) {
modCount++;
//数组下标越界异常出现的情况
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount);
} else if (index < 0) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
}
//数组中index以后的元素个数，由于Stack调用的该方法，j始终为0
int j = elementCount - index - 1;
if (j > 0) {
// 数组中index以后的元素，整体前移，（这个方法挺有用的！！）
System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j);
}
elementCount--;
elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */
}4.public boolean empty() //测试栈是否为空
public boolean empty() {
return size() == 0;
}5.public synchronized int search(Object o) //返回栈中对象的位置，从1开始。
// 返回栈中对象的位置，从1开始。如果对象o作为项在栈中存在，方法返回离栈顶最近的距离。
//栈中最顶部的项被认为距离为1。
public synchronized int search(Object o) {
//lastIndexOf返回一个指定的字符串值最后出现的位置,
//在一个字符串中的指定位置从后向前搜索
int i = lastIndexOf(o);
if (i >= 0) {
//所以离栈顶最近的距离需要相减
return size() - i;
}
return -1;
}
//Vector里的方法
public synchronized int lastIndexOf(Object o) {
return lastIndexOf(o, elementCount-1);
}
public synchronized int lastIndexOf(Object o, int index) {
if (index >= elementCount)
throw new IndexOutOfBoundsException(index + " >= "+ elementCount);
//Vector、Stack里可以放null数据
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;
}二、个人简单实现
栈单链表实现：没有长度限制，并且出栈和入栈速度都很快
public class LinkedListStack {
<pre name="code" class="java"> private LinkedList linkedList = new LinkedList();
//入栈
public void push(Object obj) {
linkedList.insertHead(obj);
}
<pre name="code" class="java"> //向栈顶压入一个项
public E push(E item) {
//调用Vector类里的添加元素的方法
addElement(item);
return item;
}
public synchronized void addElement(E obj) {
//通过记录modCount参数来实现Fail-Fast机制
modCount++;
//确保栈的容量大小不会使新增的数据溢出
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = obj;
}
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
//防止溢出。超出了数组可容纳的长度，需要进行动态扩展！！！
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
//数组动态增加的关键所在
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
//如果是Stack的话，数组扩展为原来的两倍
int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
capacityIncrement : oldCapacity);
//扩展数组后需要判断两次
//第1次是新数组的容量是否比elementCount + 1的小（minCapacity;）
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//第1次是新数组的容量是否比指定最大限制Integer.MAX_VALUE - 8 大
//如果大，则minCapacity过大，需要判断下
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
//检查容量的int值是不是已经溢出
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
//出栈
public Object pop() throws Exception {
return linkedList.deleteHead();
}
public void display() {
linkedList.display();
}
/** * 栈单链表实现：没有长度限制，并且出栈和入栈速度都很快 */
private class LinkedList {
private class Node {
Node next;
//下一个结点的引用
Object data;
//结点元素
public Node(Object data) {
this.data = data;
}
}
private Node head;
public LinkedList() {
this.head = null;
}
}
public void insertHead(Object data) {
Node node = new Node(data);
node.next = head; head = node;
}
public Object deleteHead() throws Exception {
if (head == null)
throw new Exception("Stack is empty!");
Node temp = head;
//head = temp.next;也行
head = head.next;
return temp.data;
}
public void display() {
if (head == null)
System.out.println("empty");
System.out.print("top -> bottom : | ");
Node cur = head;
while (cur != null) {
System.out.print(cur.data.toString() + " | ");
cur = cur.next;
}
System.out.print("\n");
}
}
}测试：
@Test
public void testLinkedListStack() {
LinkedListStack lls = new LinkedListStack();
lls.push(1);
lls.push(2);
lls.push(3);
lls.display();
try {
System.out.println(lls.pop());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
lls.display();
}top -> bottom : | 3 | 2 | 1 |
3
top -> bottom : | 2 | 1 |
