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Java中栈实现怎么选？Stack、Deque、ArrayDeque、LinkedList（含常用Api积累）

news 来源：原创 2025/5/13 11:12:26

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Java中的Stack类

不用Stack有以下两点原因

1、从性能上来说应该使用Deque代替Stack。

2、Stack从Vector继承是个历史遗留问题，JDK官方已建议优先使用Deque的实现类来代替Stack。

该用ArrayDeque还是LinkedList？

ArrayDeque与LinkList区别：

ArrayDeque：

LinkList：

结论

API积累

Deque中常用方法:

把Deque当栈用的时候：

把Deque当队列用的时候：

从上面(头部)插入：

从上面(头部)出来/观察:

从下面(尾部)插入：

从下面(尾部)出来/观察:

Java中的Stack类

Java中Stack类从Vector类继承，底层是用数组实现的线程安全的栈。栈是一种后进先出(LIFO)的容器，常用的操作push/pop/peek。

不过Java中用来表达栈的功能（push/pop/peek），更适用的是使用双端队列接口Deque，并用实现类ArrayDeque / LinkedList来进行初始化。

Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
Deque<Integer> stack = new LinkedList<>();

不用Stack有以下两点原因

1、从性能上来说应该使用Deque代替Stack。

Stack和Vector都是线程安全的，其实多数情况下并不需要做到线程安全，因此没有必要使用Stack。毕竟保证线程安全需要上锁，有额外的系统开销。

2、Stack从Vector继承是个历史遗留问题，JDK官方已建议优先使用Deque的实现类来代替Stack。

Stack从Vector继承的一个副作用是，暴露了set/get方法，可以进行随机位置的访问，这与Stack只能从尾巴上进行增减的本意相悖。

此外，Deque在转成ArrayList或者stream的时候保持了“后进先出”的语义，而Stack因为是从Vector继承，没有这个语义。
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
Deque<Integer> deque = new ArrayDeque<>();

stack.push(1);
stack.push(2);
deque.push(1);
deque.push(2);

System.out.println(new ArrayList<>(stack)); // [1,2]
List<Integer> list1 = stack.stream().collect(Collectors.toList());//[1,2]

// deque转成ArrayList或stream时保留了“后进先出”的语义
System.out.println(new ArrayList<>(deque)); // [2,1]
List<Integer> list2 = deque.stream().collect(Collectors.toList());//[2,1]

该用ArrayDeque还是LinkedList？

ArrayDeque和LinkedList这两者底层，一个采用数组存储，一个采用链表存储；

ArrayDeque与LinkList区别：

ArrayDeque：

数组结构
插入元素不能为null
无法确定数据量时，后期扩容会影响效率

LinkList：

链表结构
插入元素能为null
无法确定数据量时，有更好表现

PS：这两者既可当成栈（仅支持在尾部加入或移除元素）使用；也可当成双端队列使用，即可以在队列的两端（头或尾）将元素加入或移除。
单次加入/移除元素的平均时间复杂度均为O(1)。

那么问题来了，在用作栈时到底用ArrayDeque好还是LinkedList好呢？

注意到ArrayDeque源码注释中有一句话：
This class is likely to be faster than {@link Stack} when used as a stack,
and faster than {@link LinkedList} when used as a queue.

ArrayDeque用作栈时比Stack快没有疑问，用作队列的时候似乎也会比LinkedList快！

笔者经过50W数据量的测试，发现两者性能基本接近，ArrayDeque平均耗时在18-24ms，LinkedList耗时平均在20-28ms。

如果数据量上升到100W的话，ArrayDeque的优势会更明显。

结论：ArrayDeque会略胜一筹，不过差别通常可以忽略

public static void main(String[] args) {
    int length = 500000;
    int max = length;
    // 生成一个长度为length，值从1~max的随机数组
    int[] data = new RandomIntArray(length,1,length,max).next();
    int loopCount = 10;
    long t1, t2;

    t1 = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < loopCount; i++) {
        // testArrayDeque(data);
        testLinkedList(data);
    }
    t2 = System.currentTimeMillis();

    // 测试loopCount次取平均结果
    System.out.println("timeTaken: " + String.format("%.1f", (t2-t1)/(double)loopCount));
}

public static void testArrayDeque(int[] data) {
    int length = data.length;
    Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>();
    for (int i = 0; i < length/2; i++) {
        stack.push(data[i]);
        stack.push(data[i+1]);
        stack.pop();
        stack.push(stack.peek()+1);
    }
}

public static void testLinkedList(int[] data) {
    int length = data.length;
    Deque<Integer> stack = new LinkedList<>();
    for (int i = 0; i < length/2; i++) {
        stack.push(data[i]);
        stack.push(data[i+1]);
        stack.pop();
        stack.push(stack.peek()+1);
    }
}

结论

ArrayDeque会略胜一筹，不过差别通常可以忽略。
经过性能对比，笔者更倾向于使用ArrayDeque来表达Java中的栈功能。

API积累

Deque中常用方法:

以这2个为基础整出来的Deque除了结构不一样，方法都一样的。

把Deque当栈用的时候：


入栈	push(E e)
出栈	poll() / pop() 后者在栈空的时候会抛出异常，前者返回null
查看栈顶	peek() 为空时返回null

把Deque当队列用的时候：


入队	offer(E e)
出队	poll() 为空时返回null
查看队首	peek() 为空时返回null

有些时候需要进行一些骚操作的时候（比如取得栈底元素，取得队尾元素），这些常规操作就不能满足了。
下面就是Deque中一些更详细的方法。

从上面(头部)插入：

方法名	作用
void addFirst(E e)	将指定的元素插入此双端队列的前面，空间不足抛异常
boolean offerFirst(E e)	将指定的元素插入此双端队列的前面，空间不足插入失败返回回false
void push(E e)	将指定的元素插入此双端队列的前面，空间不足抛异常

从上面(头部)出来/观察:

方法名	作用
E removeFirst()	检索并删除第一个元素，为空时抛出异常
E remove()	和removeFirst一样检索并删除第一个元素，为空时抛出异常
E pop()	和removeFirst一样检索并删除第一个元素，为空时抛出异常
E pollFirst()	检索并删除第一个元素，为空时返回null
E poll()	和pollFirst一样检索并删除第一个元素，为空时返回null
E getFirst()	只看看第一个元素，不出来，为空就抛异常
E element()	和getFirst一样只看看第一个元素，不出来，为空就抛异常
E peekFirst()	只看看第一个元素，不出来，为空时返回null
E peek()	和peekFirst一样只看看第一个元素，不出来，为空时返回null

从下面(尾部)插入：

方法名	作用
void addLast(E e)	将指定的元素插入此双端队列的后面，空间不足抛异常
boolean offerLast(E e)	将指定的元素插入此双端队列的后面，空间不足返回false
boolean add(E e)	将指定的元素插入此双端队列的后面，空间不足抛异常
boolean offer(E e)	将指定的元素插入此双端队列的后面，空间不足返回false

从下面(尾部)出来/观察:

方法名	作用
E removeLast()	检索并删除最后一个元素，为空时抛出异常
E pollLast()	检索并删除最后一个元素，为空时返回null
E getLast()	只看看最后一个元素，不出来，为空就抛异常
E peekLast()	只看看最后一个元素，不出来，为空时返回null