Java中Queue

最新推荐文章于 2025-08-07 16:12:51 发布

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1. Java中Queue的基本概念

队列（Queue）是一种线性数据结构，遵循先进先出（FIFO, First In First Out）的原则。在Java中，Queue是一个接口，继承自Collection接口，提供了入队、出队、获取队首元素等操作。通常情况下，队列按照FIFO规则处理元素，但也存在例外，例如优先队列（PriorityQueue）允许元素按照优先级排序。

2. Queue的核心方法

Java的Queue接口定义了多种操作方法，主要包括三类：插入元素、移除元素、查看队首元素。具体如下：

插入元素：
- offer(E e)：将元素插入队列，队列满时不抛异常，返回true或false。
- add(E e)：将元素插入队列，队列满时抛异常，返回true或抛出异常。
移除元素：
- poll()：获取并删除队首元素，队列为空时返回null。
- remove()：获取并删除队首元素，队列为空时抛异常。
查看队首元素：
- peek()：获取但不删除队首元素，队列为空时返回null。
- element()：获取但不删除队首元素，队列为空时抛异常。

以下是一个简单的示例代码，演示了Queue的基本使用：

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class QueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer("A");
        queue.offer("B");
        queue.offer("C");
        queue.offer("D");
        queue.offer("E");

        while (queue.size() > 0) {
            System.out.println(queue.poll());
        }
    }
}

输出结果为：

A
B
C
D
E

3. Queue的常见实现类

Java中Queue有多种实现类，每种实现类适用于不同的场景：

LinkedList：基于链表实现，支持双端操作，适用于一般队列操作。
ArrayDeque：基于数组实现的双端队列，性能优于LinkedList，适用于栈或双端队列。
PriorityQueue：基于堆实现，默认使用最小堆，元素按自然顺序排序。可以指定自定义的比较器来定义排序规则。
LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，支持多线程环境下的线程安全操作。
ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列，容量固定，适用于多线程环境。
ConcurrentLinkedQueue：非阻塞线程安全队列，适用于高并发场景。
DelayQueue：元素只能在延迟期满后才能取出的队列，适用于定时任务。
SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等待一个相应的取出操作。

4. Queue的线程安全处理

在多线程环境中，确保队列的线程安全性非常重要。Java提供了多种方式来实现线程安全的队列：

使用 Collections.synchronizedQueue：将普通队列包装成线程安全的队列。
使用并发队列：如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、ConcurrentLinkedQueue等，它们内部已经实现了线程同步机制。