Java队列 Queue

文章目录

• ​​Queue​​
• ​​小结​​

Queue

队列（​

​Queue​

​）是一种经常使用的集合。​

​Queue​

​实际上是实现了一个先进先出（FIFO：First In First Out）的有序表。它和​

​List​

​的区别在于，​

​List​

​可以在任意位置添加和删除元素，而​

​Queue​

​只有两个操作：

• 把元素添加到队列末尾；
• 从队列头部取出元素。

超市的收银台就是一个队列：

在Java的标准库中，队列接口Queue定义了以下几个方法：

• ​

  ​int size()​

  ​：获取队列长度；

• ​boolean add(E)​

  ​/​

  ​boolean offer(E)​

  ​：添加元素到队尾；

• ​E remove()​

  ​E poll()​

  ​：获取队首元素并从队列中删除；

• ​E element()​

  ​E peek()​

  ​：获取队首元素但并不从队列中删除。

对于具体的实现类，有的Queue有最大队列长度限制，有的Queue没有。注意到添加、删除和获取队列元素总是有两个方法，这是因为在添加或获取元素失败时，这两个方法的行为是不同的。我们用一个表格总结如下：

添加元素到队尾	返回false或null
	add(E e)	boolean offer(E e)
取队首元素并删除	E remove()	E poll()
取队首元素但不删除	E element()	E peek()

举个栗子，假设我们有一个队列，对它做一个添加操作，如果调用 ​

​add()​

​方法，当添加失败时（可能超过了队列的容量），它会抛出异常：

Queue<String> q = ...
try {
q.add("Apple");
System.out.println("添加成功");
} catch(IllegalStateException e) {
System.out.println("添加失败");
}
      

如果我们调用 ​

​offer()​

​ 方法来添加元素，当添加失败时，它不会抛异常，而是返回​

​false​

​：

Queue<String> q = ...
if (q.offer("Apple")) {
System.out.println("添加成功");
} else {
System.out.println("添加失败");
}
      

当我们需要从​

​Queue​

​中取出队首元素时，如果当前​

​Queue​

​是一个空队列，调用​

​remove()​

​方法，它会抛出异常：

Queue<String> q = ...
try {
String s = q.remove();
System.out.println("获取成功");
} catch(IllegalStateException e) {
System.out.println("获取失败");
}
      

如果我们调用​

​poll()​

​方法来取出队首元素，当获取失败时，它不会抛异常，而是返回​

​null​

Queue<String> q = ...
String s = q.poll();
if (s != null) {
System.out.println("获取成功");
} else {
System.out.println("获取失败");
}
      

因此，两套方法可以根据需要来选择使用。

注意：不要把​

​null​

​添加到队列中，否则​

​poll()​

​方法返回​

​null​

​时，很难确定是取到了​

​null​

​元素还是队列为空。

接下来我们以​

​poll()​

​和​

​peek()​

​为例来说说“获取并删除”与“获取但不删除”的区别。对于​

​Queue​

​来说，每次调用​

​poll()​

​，都会获取队首元素，并且获取到的元素已经从队列中被删除了：

public class Main {
public static void main(String[] args) {
Queue<String> q = new LinkedList<>();
// 添加3个元素到队列:
q.offer("apple");
q.offer("pear");
q.offer("banana");
// 从队列取出元素:
System.out.println(q.poll()); // apple
System.out.println(q.poll()); // pear
System.out.println(q.poll()); // banana
System.out.println(q.poll()); // null,因为队列是空的
    }
}

      

如果用​

​peek()​

​，因为获取队首元素时，并不会从队列中删除这个元素，所以可以反复获取：

public class Main {
public static void main(String[] args) {
Queue<String> q = new LinkedList<>();
// 添加3个元素到队列:
q.offer("apple");
q.offer("pear");
q.offer("banana");
// 队首永远都是apple，因为peek()不会删除它:
System.out.println(q.peek()); // apple
System.out.println(q.peek()); // apple
System.out.println(q.peek()); // apple
    }
}
      

从上面的代码中，我们还可以发现，​

​LinkedList​

​即实现了​

​List​

​接口，又实现了​

​Queue​

​接口，但是，在使用的时候，如果我们把它当作​

​List​

​，就获取​

​List​

​的引用，如果我们把它当作​

​Queue​

​Queue​

​的引用：

// 这是一个List:
List<String> list = new LinkedList<>();
// 这是一个Queue:
Queue<String> queue = new LinkedList<>();
      

始终按照面向抽象编程的原则编写代码，可以大大提高代码的质量。

小结

队列​

​Queue​

​实现了一个先进先出（FIFO）的数据结构：

• 通过​

  ​add()​

  ​offer()​

  ​方法将元素添加到队尾；

• ​remove()​

  ​poll()​

  ​从队首获取元素并删除；

• ​element()​

  ​peek()​

  ​从队首获取元素但不删除。