Java 中的队列的详细介绍

野性酷女 2023-09-24 22:39 59阅读 0赞

# 1.介绍 #

*  Queue 接口存在于 java.util 包中，它扩展了 Collection 接口，用于保存将要以`FIFO（先进先出）`顺序处理的元素。
 *  它是一个`有序的对象列表`，其用途仅限于在`列表末尾插入元素`和`从列表开头删除元素`（即），它遵循`FIFO`或`先进先出`原则。  
    ![在这里插入图片描述][4c65acdb220e49ffb8e473466fdd57c0.png]  
    作为一个接口，队列需要一个具体的类来声明，最常见的类是 Java 中的 `PriorityQueue` 和 `LinkedList`。请注意，这些实现都`不是线程安全的`。如果需要线程安全实现，`PriorityBlockingQueue`是一种替代实现。

public interface Queue extends Collection

`创建队列对象`：由于`队列`是`一个接口`，因此`不能创建队列类型的对象`。我们总是需要一个`扩展这个列表的类来创建一个对象`。  
而且，在Java 1.5引入泛型后，可以限制Queue中可以存储的对象类型。这个类型安全的队列可以定义为：

// Obj is the type of the object to be stored in Queue 
    Queue<Obj> queue = new PriorityQueue<Obj> ();

public class Test2 {
        public static void main(String[] args) {
            Queue<Integer> q= new LinkedList<>();
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                q.add(i);
            }
            System.out.println("Elements of queue "+ q);
            int remove = q.remove();//删除队列的头部。
            System.out.println("removed element-"   + remove);
            System.out.println("Elements of queue "+q);
            int head = q.peek();//查看队头
            System.out.println("head of queue-"+ head);
            int size = q.size();
            System.out.println("Size of queue-"  + size);
        }
    }

Elements of queue [0, 1, 2, 3, 4]
    removed element-0
    Elements of queue [1, 2, 3, 4]
    head of queue-1
    Size of queue-4

# 2.队列接口操作 #

=队列的特征：

*  Queue 用于在`队列末尾插入元素并从队列开头移除元素`。它遵循`先进先出`的概念。
 *  Java Queue 支持`Collection 接口的所有方法`，`包括插入、删除`等。
 *  `LinkedList、ArrayBlockingQueue 和 PriorityQueue`是最常用的实现。
 *  如果对 `BlockingQueues`执行任何`null`操作，则会抛出 `NullPointerException`。
 *  java.util 包中`可用的队列是无界队列`。
 *  java.util.concurrent 包中可用的`队列是有界队列`。
 *  除了 `Deques`之外的所有 Queues 都支持分别在`队尾和队头插入和移除`。`Deques 支持在两端插入和移除元素。`

## 实现队列接口的类： ##

### 1. PriorityQueue ###

在集合框架中实现的`PriorityQueue类`为我们提供了一种根据`优先级处理对象`的方法。众所周知队列是遵循先进先出算法的，但是有时候需要按照`优先级`来处理队列中的元素，这时候PriorityQueue就派上用场了。让我们看看如何使用此类创建队列对象。

public class Test2 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Queue<Integer> pq = new PriorityQueue<Integer>();
            pq.add(1);
            pq.add(2);
            pq.add(3);
            System.out.println(pq);
            System.out.println(pq.peek());
            System.out.println(pq.poll());
            System.out.println(pq.peek());
        }
    }

[1, 2, 3]
    1
    1
    2

### 2.LinkedList ###

*  `LinkedList`是在`集合框架中实现的一个类`，它本身就实现了`链表数据结构`。
 *  它是`一种线性数据结构`，其中`元素不存储在连续位置`，每个元素都是一个`具有数据部分`和`地址部分`的单独对象。
 *  这些元素使用指针和地址链接。每个元素称为一个节点。
 *  由于`插入`和`删除`的`动态性和易用性`，它们`优于数组或队列`。让我们看看如何使用此类创建队列对象。

public class Test2 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Queue<Integer> lk= new LinkedList<Integer>();
            lk.add(1);
            lk.add(2);
            lk.add(3);
            System.out.println(lk);
            System.out.println(lk.peek());
            System.out.println(lk.poll());
            System.out.println(lk.peek());
        }
    }

[1, 2, 3]
    1
    1
    2

### 3. PriorityBlockingQueue ###

*  需要注意的是，`PriorityQueue`和`LinkedList`这两个实现都`不是线程安全的`。
 *  如果需要线程安全实现，`PriorityBlockingQueue`是一种替代实现。
 *  `PriorityBlockingQueue` 是一个`无限阻塞队列`，它使用与类`PriorityQueue`相同的排序规则并提供阻塞检索操作。
 *  由于是无界的，添加元素有时可能会因为资源耗尽而失败导致`OutOfMemoryError`。让我们看看如何使用此类创建队列对象。

public class Test2 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Queue<Integer> pbq = new PriorityBlockingQueue<Integer>();
            pbq.add(1);
            pbq.add(2);
            pbq.add(3);
            System.out.println(pbq);
            System.out.println(pbq.peek());
            System.out.println(pbq.poll());
            System.out.println(pbq.peek());
        }
    }

[1, 2, 3]
    1
    1
    2

# 3.队列接口的方法 #

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>add(int index, element)</td> 
   <td>此方法用于在队列中的特定索引处添加元素。当传递单个参数时，它只是将元素添加到队列的末尾。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>addAll(int index, Collection collection)</td> 
   <td>此方法用于将给定集合中的所有元素添加到队列中。当传递单个参数时，它会将给定集合的所有元素添加到队列的末尾。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>size()</td> 
   <td>此方法用于返回队列的大小。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>clear()</td> 
   <td>此方法用于移除队列中的所有元素。但是，创建的队列的引用仍然被存储。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>remove()</td> 
   <td>此方法用于从队列的前面删除元素。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>remove(int index)</td> 
   <td>此方法从指定索引中删除一个元素。它将后续元素（如果有）向左移动并将其索引减 1。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>remove(element)</td> 
   <td>此方法用于删除并返回队列中给定元素的第一次出现。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>get(int index)</td> 
   <td>此方法返回指定索引处的元素。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>set(int index, element)</td> 
   <td>此方法用新元素替换给定索引处的元素。此函数返回刚刚被新元素替换的元素。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>indexOf(element)</td> 
   <td>此方法返回给定元素的第一次出现，如果该元素不在队列中，则返回-1 。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>lastIndexOf(element)</td> 
   <td>此方法返回给定元素的最后一次出现，如果该元素不在队列中，则返回-1 。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>equals(element)</td> 
   <td>此方法用于比较给定元素与队列元素的相等性。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>hashCode()</td> 
   <td>此方法用于返回给定队列的哈希码值。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>isEmpty()</td> 
   <td>此方法用于检查队列是否为空。如果队列为空则返回 true，否则返回 false。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>contains(element)</td> 
   <td>此方法用于检查队列是否包含给定元素。如果队列包含该元素，则返回 true。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>containsAll(Collection collection)</td> 
   <td>此方法用于检查队列是否包含所有元素集合。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>sort(Comparator comp)</td> 
   <td>此方法用于根据给定的比较器对队列的元素进行排序。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>boolean add(object)</td> 
   <td>该方法用于将指定元素插入队列，成功返回true。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>boolean offer(object)</td> 
   <td>该方法用于将指定的元素插入到队列中。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Object poll()</td> 
   <td>此方法用于检索和删除队列的头部，如果队列为空，则返回 null。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Object element()</td> 
   <td>此方法用于检索但不删除队列的头部。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Object peek()</td> 
   <td>此方法用于检索但不删除此队列的头部，如果此队列为空，则返回 null。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

[4c65acdb220e49ffb8e473466fdd57c0.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/4c65acdb220e49ffb8e473466fdd57c0.png