Question

我通过java源代码看看尝试学习集合的实现。在ArrayDeque类中发现了一件有趣的事情。

public E pollFirst() {
    int h = head;
    @SuppressWarnings("unchecked")
    E result = (E) elements[h];
    // Element is null if deque empty
    if (result == null)
        return null;
    elements[h] = null;     // Must null out slot
    head = (h + 1) & (elements.length - 1);
    return result;
}

public E pollLast() {
    int t = (tail - 1) & (elements.length - 1);
    @SuppressWarnings("unchecked")
    E result = (E) elements[t];
    if (result == null)
        return null;
    elements[t] = null;
    tail = t;
    return result;
}

以下2行是什么意思？这是一个按位操作吗？为什么他们使用它以及这里的目的是什么？

    head = (h + 1) & (elements.length - 1);
    int t = (tail - 1) & (elements.length - 1);

我知道使用按位的一个方案是在1个变量中打包2个值。但似乎事实并非如此。

Answer 1

看看初始化代码 - Deque表示为一个大小始终为2的幂的数组：

195    public ArrayDeque(int numElements) {
196        allocateElements(numElements);
197    }

124    private void allocateElements(int numElements) {
125        int initialCapacity = MIN_INITIAL_CAPACITY;
126        // Find the best power of two to hold elements.
127        // Tests "<=" because arrays aren't kept full.
128        if (numElements >= initialCapacity) {
129            initialCapacity = numElements;
130            initialCapacity |= (initialCapacity >>>  1);
131            initialCapacity |= (initialCapacity >>>  2);
132            initialCapacity |= (initialCapacity >>>  4);
133            initialCapacity |= (initialCapacity >>>  8);
134            initialCapacity |= (initialCapacity >>> 16);
135            initialCapacity++;
136
137            if (initialCapacity < 0)   // Too many elements, must back off
138                initialCapacity >>>= 1;// Good luck allocating 2 ^ 30 elements
139        }
140        elements = (E[]) new Object[initialCapacity];
141    }

所以elements.length - 1是二进制基本上是在超出数组大小之前的一系列1位。

例如，如果elements初始化为大小为16的数组，则elements.length - 1为15，表示0..001111（截断的前导零）。

因此，当head方法中重置pollFirst元素（由1提前）时，将使用按位&运算符以使Deque循环。同样，如果elements的大小为16且当前head为15，那么head + 1将为16，因此：

10000
01111
-----
00000

意思是，head被重置为索引0.这允许您重用已经分配的空间，使用数组及其插入和检索的O（1）效率，而无需分配新的空间。

对于重置pollLast变量的tail也是如此，即如果tail为0且elements的大小为16，则：

tail      00000
tail-1    11111   (-1 in two's complement)
          01111
          -----
          01111

含义tail递减一个值，但从0移到elements.length - 1。

你可以用更复杂的＆＃34;来实现同样的目标。 if语句（或使用三元运算符），但这是实现循环数组的一种相当常见且可接受的方式。

Answer 2

这是一种更有效的计算(head+1) % elements.length的方法，我们可以这样做，因为elements.length是2的幂。它更有效，因为 mod 运算符比较昂贵到按位和。

另一方面，仅使用tail的 mod 不起作用，因为在Java中-1 % N == -1。

为什么ArrayDeque类在pollFirst方法中使用按位运算？

2 个答案: