深入探索 Stack 源码，揭秘其后进先出的奥秘

栈的简介

栈是一种遵循后进先出（Last In First Out，简称 LIFO）原则的数据结构，具有高效、简单和易于实现的特点。现实生活中，栈的应用十分广泛，例如：

• 函数调用：当函数被调用时，其参数和局部变量会被压入栈中，当函数返回时，这些值会被弹出栈。
• 表达式求值：中缀表达式求值时，需要用到栈来存储操作数和运算符。
• 内存管理：栈被用来存储局部变量和函数调用信息。
• 浏览器历史记录：浏览器的历史记录可以看作一个栈，用户可以依次前进或后退来访问历史记录中的页面。

Java API 中的 Stack 类

Java API 中的 Stack 类实现了栈的数据结构，它继承自 Vector 类，而 Vector 类又继承了 AbstractList 抽象类，进而实现了 List 接口。Stack 类还实现了 Cloneable 和 Collection 接口。

public class Stack<E> extends Vector<E> implements Cloneable, java.io.Serializable

Stack 类的构造函数

Stack 类提供了多个构造函数，允许开发者根据不同的需求创建栈对象：

• Stack()：创建一个初始容量为 10 的空栈。
• Stack(int initialCapacity)：创建一个初始容量为 initialCapacity 的空栈。
• Stack(Collection<? extends E> c)：创建一个包含集合 c 中所有元素的栈。

Stack 类的主要方法

Stack 类提供了许多方法来操作栈中的元素，包括：

• push(E item)：将元素 item 压入栈顶。
• pop()：弹出并返回栈顶元素。
• peek()：返回栈顶元素，但不将其弹出。
• empty()：判断栈是否为空。
• search(Object o)：返回元素 o 在栈中的位置，如果栈中不包含元素 o，则返回 -1。
• size()：返回栈中元素的数量。

Stack 类的源码分析

Stack 类的源码位于 java.util 包中，我们可以通过反编译 Stack.class 文件来查看其源码。在源码中，我们可以看到 Stack 类主要包含以下几个部分：

• 成员变量：Stack 类包含了一个元素数组 elementData 来存储栈中的元素。
• 构造函数：Stack 类提供了多个构造函数，用于创建栈对象。
• 压栈方法：push(E item) 方法将元素 item 压入栈顶，如果栈已满，则会自动扩容。
• 出栈方法：pop() 方法弹出并返回栈顶元素，如果栈为空，则会抛出 EmptyStackException 异常。
• 窥视栈顶方法：peek() 方法返回栈顶元素，但不将其弹出。
• 判断栈是否为空的方法：empty() 方法返回栈是否为空。
• 搜索元素方法：search(Object o) 方法返回元素 o 在栈中的位置，如果栈中不包含元素 o，则返回 -1。
• 获取栈中元素数量的方法：size() 方法返回栈中元素的数量。

Stack 类的应用场景

Stack 类在实际开发中有很多应用场景，例如：

• 函数调用：当函数被调用时，其参数和局部变量会被压入栈中，当函数返回时，这些值会被弹出栈。
• 表达式求值：中缀表达式求值时，需要用到栈来存储操作数和运算符。
• 内存管理：栈被用来存储局部变量和函数调用信息。
• 浏览器历史记录：浏览器的历史记录可以看作一个栈，用户可以依次前进或后退来访问历史记录中的页面。

总结

Stack 类是 Java API 中用于实现栈数据结构的类，它继承自 Vector 类，实现了 List 接口，还实现了 Cloneable 和 Collection 接口。Stack 类提供了多种构造函数来创建栈对象，并提供了多种方法来操作栈中的元素。Stack 类在实际开发中有很多应用场景，例如：函数调用、表达式求值、内存管理和浏览器历史记录等。