Java 泛型實現棧結構：基於 LinkedList 的極簡 Stack<T> 完整教學

為什麼要手寫 Stack？

JDK 內建 java.util.Stack<E> 繼承自 Vector，所有方法同步化，效能較差且設計較舊。現代開發推薦使用 Deque<E>（ArrayDeque）或自行封裝。本範例展示如何用泛型 + LinkedList 實現一個乾淨、型別安全的 Stack<T>。

Stack<T> 實現原始碼

package cn.edu.xidian.crytoll;

import java.util.LinkedList;

public class Stack<T> {
    private final LinkedList<T> container = new LinkedList<>();

    /** 入棧：插入到鏈表頭部 O(1) */
    public void push(T t) {
        container.addFirst(t);
    }

    /** 出棧：移除並返回鏈表頭部 O(1) */
    public T pop() {
        return container.removeFirst();
    }

    /** 判空 */
    public boolean empty() {
        return container.isEmpty();
    }

    /** 可選：查看棧頂不移除 */
    public T peek() {
        return container.peekFirst();
    }

    /** 可選：棧大小 */
    public int size() {
        return container.size();
    }
}

測試類別

package cn.edu.xidian.crytoll;

public class StackTest {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<String> stack = new Stack<>();

        System.out.println("向棧中增加字符串：");
        System.out.println("視頻學Java");
        System.out.println("細說Java");
        System.out.println("Java從入門到精通(第2版)");

        stack.push("視頻學Java");
        stack.push("細說Java");
        stack.push("Java從入門到精通(第2版)");

        System.out.println("從棧中取出字符串（LIFO）：");
        while (!stack.empty()) {
            System.out.println(stack.pop());
        }
    }
}

執行結果

向棧中增加字符串：
視頻學Java
細說Java
Java從入門到精通(第2版)
從棧中取出字符串（LIFO）：
Java從入門到精通(第2版)
細說Java
視頻學Java

設計解析

為什麼選 LinkedList 而非 ArrayList？

• ArrayList.add(0, e) / remove(0) 需搬移所有元素，O(n)。
• LinkedList 節點操作只涉及指標調整，O(1) 穩定。
• 棧只操作一端，雙向鏈表的 addFirst/removeFirst 完美契合。

泛型優勢

• 型別安全：Stack<String> 編譯期禁止放入非 String 物件。
• 免去轉型：pop() 直接回傳 T，呼叫端無需 (String) stack.pop()。
• 程式碼複用：同一個類別支援 Stack<Integer>、Stack<User> 等任意型別。

生產環境建議

1. 直接使用 Deque<T> stack = new ArrayDeque<>()，JDK 官方推薦，效能更優（陣列環形緩衝區）。
2. 若需執行緒安全，用 Collections.synchronizedDeque() 或 ConcurrentLinkedDeque。
3. 自行實作時可加入 Serializable、Iterable<T>（逆序迭代）等介面增強功能。

總結

以 泛型 + LinkedList 實作 Stack<T> 是理解資料結構與 Java 集合框架的優秀練習。核心在於「封裝內部儲存、只暴露棧語義操作」，這正是資料抽象的精髓。實際專案中優先使用 ArrayDeque，但手寫過程能深化對 LIFO、泛型、集合選型的理解。