ArrayDeque在Java中基于可变数组实现，支持高效双端操作，适合作为栈（用push/pop/peek）和队列（用offer/poll/peek）使用，内存紧凑、性能优越；相比LinkedList，其内存局部性更好、迭代更快，但扩容时有O(n)开销；推荐优先使用push/pop/peek模拟栈，避免add/remove抛异常，选用offer/poll处理队列更安全，并预估初始容量以减少扩容开销。
ArrayDeque在Java中是一个非常实用的数据结构，它实现了Deque接口，可以高效地作为栈（LIFO，后进先出）和队列（FIFO，先进先出）来使用。它的核心优势在于基于可变数组实现，这意味着在两端添加和移除元素都非常迅速，通常接近O(1)的时间复杂度，并且相比于链表实现的Deque，它在内存使用上更为紧凑，避免了每个节点额外的对象开销。
ArrayDeque作为Java集合框架中的一员，其核心使用方法围绕着双端队列的特性展开。它既能模拟栈的行为，也能模拟队列的行为，这使得它在多种算法和日常编程任务中都非常得心应手。
作为栈使用时：
ArrayDeque提供了、和方法，这些方法与类中的方法功能一致，但ArrayDeque通常被认为是一个更好的栈实现选择，因为它没有类继承自带来的同步开销。
- : 将元素e添加到双端队列的头部（栈顶）。
- : 移除并返回双端队列头部的元素（栈顶元素）。如果队列为空，则抛出。
- : 返回双端队列头部的元素（栈顶元素），但不移除。如果队列为空，则返回。
作为队列使用时：
ArrayDeque提供了、和方法，这些方法与接口中的方法功能一致。它在需要高性能队列的场景下表现出色。
- : 将元素e添加到双端队列的尾部（队尾）。
- : 移除并返回双端队列头部的元素（队头元素）。如果队列为空，则返回。
- : 返回双端队列头部的元素（队头元素），但不移除。如果队列为空，则返回。
此外，ArrayDeque也提供了, , , , , 等方法，它们与, , , 等功能类似，但在语义上更强调双端操作。需要注意的是，和方法在队列为空时会抛出异常，而和则返回特殊值（或），这在处理不确定队列状态时更为灵活。
在我个人的开发经验中，选择ArrayDeque还是LinkedList作为双端队列，这往往取决于具体的应用场景和对性能的细微要求。它们虽然都实现了Deque接口，但底层实现机制的差异，决定了它们在不同操作上的性能表现。
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首先，底层数据结构是根本区别。ArrayDeque基于动态数组实现，而LinkedList则基于双向链表。这意味着ArrayDeque的数据在内存中是连续存放的，而LinkedList的每个元素都是一个独立的节点对象，包含数据本身以及指向前后节点的引用。
这种差异直接导致了内存效率的不同。ArrayDeque通常在内存使用上更紧凑。LinkedList的每个节点除了存储实际数据外，还需要额外的空间来存储和指针。对于存储大量小对象的场景，LinkedList的这种额外开销会非常显著。ArrayDeque虽然在扩容时可能需要进行数组拷贝，但其整体内存局部性更好，这在现代CPU缓存体系结构下，通常能带来更好的性能。
在两端操作（添加/移除）方面，两者都能实现接近O(1)的时间复杂度。ArrayDeque通过维护头尾指针，可以在数组的两端高效地添加或移除元素。但需要注意的是，当数组空间不足时，ArrayDeque会进行扩容，这涉及到一个新的更大数组的分配和旧数组元素的拷贝，这个操作的复杂度是O(n)。LinkedList则每次操作都涉及创建或销毁一个节点，并调整前后节点的引用，这同样是O(1)的，且没有扩容的隐患。所以，如果你的应用场景是频繁地在两端进行大量操作，并且对性能的稳定性有较高要求，LinkedList在极端情况下可能表现得更稳定一些，因为它没有ArrayDeque那种潜在的扩容开销。然而，实际情况中，ArrayDeque的扩容机制通常优化得很好，分摊下来，其平均性能依然非常优秀。
中间操作（例如在队列中间插入或删除元素）对两者来说都不是高效的。ArrayDeque需要移动大量元素，复杂度是O(n)。LinkedList虽然理论上可以通过遍历找到中间位置，然后进行O(1)的插入/删除，但寻找中间位置本身就是O(n)的，所以总体上也是O(n)。但话说回来，双端队列的设计初衷就不是为了高效地进行中间操作。
迭代性能上，ArrayDeque通常会优于LinkedList。由于ArrayDeque的数据是连续存储的，遍历时CPU的缓存命中率会更高。LinkedList在遍历时需要跳跃访问内存中的不同节点，这可能会导致更多的缓存未命中。
总的来说，如果我对性能有要求，并且操作主要集中在队列的两端，我会优先考虑ArrayDeque。它的内存效率和迭代性能通常更优。只有在需要频繁在中间进行操作（尽管这不符合Deque的典型用法），或者对内存分配的稳定性有极致要求时，我才会考虑LinkedList。
将ArrayDeque作为栈来使用，是我个人非常推崇的做法，因为它比Java标准库提供的类有更好的性能和更清晰的设计。在使用ArrayDeque模拟栈行为时，有一些实践经验可以分享：
一个核心的推荐是优先使用、和这组方法。这些方法是专门为栈语义设计的，它们让代码的意图更加明确，易于理解。将元素压入栈顶，将栈顶元素弹出，查看栈顶元素但不弹出。
尽管ArrayDeque也提供了、和等方法，它们在功能上与栈方法等价，但从语义清晰度的角度来看，使用更能直接表达“这是一个栈”的概念，这对于代码的可读性和维护性至关重要。
关于空栈处理，这是一个需要特别注意的地方。和方法在栈为空时，会抛出。在实际应用中，尤其是在处理用户输入或外部数据时，栈是否为空往往是不可预测的。因此，在调用这些方法之前，通常需要通过方法进行检查，或者选择使用（对于栈来说，就是的非抛异常版本）和（对于栈来说，就是的非抛异常版本），它们在栈为空时会返回，而不是抛出异常。这在很多场景下能让代码更加健壮。
在这个括号匹配的例子中，我们清晰地使用了和来模拟栈的行为。在之前，通过检查栈状态，是处理潜在的一种有效方式。
最后，初始容量的预估。ArrayDeque在创建时可以指定一个初始容量。如果能大致预估栈中将要存储的元素数量，在构造函数中提供一个合适的初始容量，可以减少后续因扩容而产生的数组拷贝开销，从而在一定程度上优化性能。例如：。当然，即使不指定，ArrayDeque的自动扩容机制也已经非常高效了。
将ArrayDeque作为队列来使用，同样非常高效且常见，尤其是在实现广度优先搜索（BFS）或任务调度等场景。然而，在使用过程中，一些常见的陷阱需要注意，以确保代码的健壮性和正确性。
一个主要的陷阱是混淆不同入队/出队方法的行为差异。ArrayDeque实现了Deque接口，所以它提供了多种添加和移除元素的方法。
-
入队操作：、、、。
- 和：如果队列容量受限（尽管ArrayDeque通常是无界的），添加失败会抛出。对于ArrayDeque来说，这通常意味着内存耗尽。
- 和：添加失败时返回，不会抛出异常。这通常是更推荐的队列入队方式，因为它允许你优雅地处理添加失败的情况（尽管对于ArrayDeque，这很少发生）。
-
出队操作：、、、。
- 和：如果队列为空，会抛出。
- 和：如果队列为空，会返回。这通常是更推荐的队列出队方式，因为它避免了在队列可能为空时抛出异常的风险。
因此，最佳实践是优先使用和方法。它们提供了更温和的错误处理机制，通过返回值来指示操作结果，而不是通过异常中断程序流程。这对于构建健壮的系统至关重要，尤其是在处理并发或外部输入时。
另一个需要注意的方面是ArrayDeque的容量特性。ArrayDeque在逻辑上是一个无界队列，它会根据需要自动扩容。这意味着你不需要担心队列“满”的问题（除非系统内存耗尽）。但如果你的应用场景确实需要一个有固定容量限制的队列，并且在队列满时需要阻塞或拒绝新的元素，那么ArrayDeque就不适合了。在这种情况下，你可能需要考虑包下的或其他并发队列实现。
遍历队列时，也存在一些需要留意的点。使用迭代器或增强for循环遍历ArrayDeque是安全的。然而，在遍历过程中修改队列（例如添加或移除元素，除了通过迭代器自身的方法）会导致。这在所有非线程安全的集合中都是一个常见的问题。如果你需要在遍历时修改队列，通常的做法是先收集需要修改的元素，或者使用迭代器提供的方法。
在这个BFS示例中，我们始终使用和方法来操作队列，这使得代码在处理队列为空或添加元素时更为健壮，避免了不必要的异常。这也是在实际项目中，我个人在处理队列时最常用的模式。
以上就是Java中ArrayDeque的核心使用方法的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！