java中的队列Queue

一、Queue接口定义

Queue是Java集合框架中定义的队列接口，遵循**先进先出（FIFO）**原则。其核心方法分为三类：

1. 添加元素
   • boolean add(E e): 队列未满时添加元素，否则抛出异常
   • boolean offer(E e): 安全添加元素，队列满时返回false
2. 移除元素
   • E remove(): 移除并返回队首元素，空队列时抛出异常
   • E poll(): 安全移除元素，空队列时返回null
3. 检查元素
   • E element(): 查看队首元素，空队列时抛出异常
   • E peek(): 安全查看元素，空队列时返回null

二、主要实现类

1. LinkedList

   • 基于双向链表实现，支持所有队列操作
   • 允许null元素，非线程安全
   • 示例：

     Queue<String> queue = new LinkedList<>();
     queue.offer("A");
     queue.offer("B");
     System.out.println(queue.poll()); // 输出A
     

2. PriorityQueue

   • 基于优先级堆实现，元素按自然顺序或自定义Comparator排序
   • 不允许null元素，非线程安全
   • 示例（自定义排序）：

     Queue<Integer> pq = new PriorityQueue<>((a,b) -> b - a);
     pq.offer(3);
     pq.offer(1);
     System.out.println(pq.poll()); // 输出3
     

3. ArrayDeque

   • 基于可扩容数组实现的双端队列
   • 比LinkedList更高效的内存访问模式

三、应用场景

1. 任务调度系统：处理异步任务请求
2. 消息队列：实现生产者-消费者模式
3. 广度优先搜索：存储待访问节点
4. 缓冲池管理：控制资源访问顺序

// 典型生产者-消费者示例
BlockingQueue<Message> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
// 生产者线程
queue.put(new Message("data"));
// 消费者线程
Message msg = queue.take();