队列与Java基础类的队列实现,以及优缺点

本文介绍了队列的基本概念及操作,重点讲解了Java中ArrayBlockingQueue的实现原理,包括初始化、入列、出列等核心方法。

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1.队列的基本知识

 

和栈相反,队列是一种先进先出(First In First Out,缩写为FIFO)的线性表,它只允许一端进行插入,而在另外一端删除元素。这和我们日常生活中的排队是一致的,最早进入队列的元素最早离开。在队列中,允许插入的一端叫做队尾(rear),允许删除的一端称之为队头(front)。

 

 

 

 

2.队列的基本操作

InitQueue:构造一个空队列

DestroyQueue:销毁队列

ClearQueue:清空队列

QueueEmpty:判断队列是否为空

QueueLength:队列长度

GetHead:获取队列头部元素

EnQueue:入列

DeQueue:出列


3.java中阻塞队列 - ArrayBlockingQueue 的实现

 

阻塞队列的概念是,一个指定长度的队列,如果队列满了,添加新元素的操作会被阻塞等待,直到有空位为止。同样,当队列为空时候,请求队列元素的操作同样会阻塞等待,直到有可用元素为止。

 

利用数组来实现阻塞队列

 

/**

*初始化一个长度为capacity的数组

*采用非公平策略:让线程自由竞争锁,不保证等待最长的线程优先获取锁

*采用公平策略:让等待时间最长的线程优先获取锁

*/

 public ArrayBlockingQueue(int capacity) {
        this(capacity, false);
    }

 

/**

*出列:

*将数组的中第一个有值的元素至空

*如果数组元素的实际长度为0,则等待

*直到获得通知

*/

public E take() throws InterruptedException {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            try {
                while (count == 0)
                    notEmpty.await();
            } catch (InterruptedException ie) {
                notEmpty.signal(); // propagate to non-interrupted thread
                throw ie;
            }
            E x = extract();
            return x;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

 

/**

*入列:

*将新的元素插入队尾

*如果队列已满,则等待

*

*/

public void put(E e) throws InterruptedException {
        if (e == null) throw new NullPointerException();
        final E[] items = this.items;
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();
        try {
            try {
                while (count == items.length)
                    notFull.await();
            } catch (InterruptedException ie) {
                notFull.signal(); // propagate to non-interrupted thread
                throw ie;
            }
            insert(e);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

 

/**

*获取队列头元素

*

*/

public E peek() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            return (count == 0) ? null : items[takeIndex];
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

 

/*

*获取队列长度

*

*/

 public int size() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            return count;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }


4.Sample

 

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