为什么不建议 ArrayDeque 作为栈的替代品

2023-10-09 19:12:08

引言

Java 集合框架（JCF）提供了广泛的数据结构，包括各种队列和栈实现。其中，ArrayDeque 和 Stack 是两种流行的选择，但它们在功能和适用性上却大相径庭。本文将深入探讨为什么不建议使用 ArrayDeque 作为栈的替代品，并展示如何实现一个真正意义上的栈。

性能考虑

ArrayDeque 和 Stack 都声称实现了栈的行为，但它们的底层实现却截然不同。ArrayDeque 使用循环数组，而 Stack 使用链表。对于栈操作（即压入和弹出）来说，链表通常更有效，因为它们允许在 O(1) 时间内插入和删除元素。另一方面，ArrayDeque 的压入和弹出操作在最坏情况下需要 O(n) 时间，其中 n 是队列中元素的数量。

在并发环境中，ArrayDeque 也不如 Stack。ArrayDeque 的并发操作不是线程安全的，需要外部同步。而 Stack 的所有操作都是线程安全的，这意味着它可以在多线程环境中安全地使用。

功能差异

除了性能差异外，ArrayDeque 和 Stack 在功能上也存在一些关键区别。Stack 遵循后进先出（LIFO）原则，这意味着最后压入的元素将首先弹出。ArrayDeque 不强制执行 LIFO 原则，它允许随机访问其元素，就像队列一样。

对于某些应用程序，ArrayDeque 的随机访问功能可能是有利的，但对于实现经典栈行为，Stack 是更合适的选择。

自定义栈

虽然 JCF 提供了 Stack 类，但开发人员可能需要实现自己的栈以满足特定需求。例如，他们可能希望使用不同的底层数据结构或实现其他功能，例如最大容量或自定义比较器。

使用 ArrayDeque 或 LinkedList 可以轻松地实现自定义栈。ArrayDeque 的循环数组提供了快速的插入和删除操作，而 LinkedList 的链表结构提供了 O(1) 复杂度的弹出和压入操作。

以下是使用 ArrayDeque 和 LinkedList 构建自定义栈的示例代码：

// 使用 ArrayDeque 实现的自定义栈
class ArrayDequeStack<T> {
    private ArrayDeque<T> deque;

    public ArrayDequeStack() {
        deque = new ArrayDeque<>();
    }

    public void push(T element) {
        deque.addFirst(element);
    }

    public T pop() {
        return deque.removeFirst();
    }

    // 其他栈操作...
}

// 使用 LinkedList 实现的自定义栈
class LinkedListStack<T> {
    private LinkedList<T> list;

    public LinkedListStack() {
        list = new LinkedList<>();
    }

    public void push(T element) {
        list.addFirst(element);
    }

    public T pop() {
        return list.removeFirst();
    }

    // 其他栈操作...
}