Java隊列學習

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隊列是Java集合中的重要組成部分，具有先進先出的特性，使其具有廣泛的應用情境，比如排隊等。因此今天就來學習一下Java中的隊列。本文的例子使用的Java8環境。

繼承類圖

學習隊列，首先要知道它的類繼承體系，知道每種隊列都實現了哪些介面，繼承了哪些類，這樣有助於協助我們理解。下面是Java8中隊列的類繼承圖。 

 

從繼承類圖中可以看出，隊列主要分兩種，一種是非阻塞隊列，實現了Queue介面，包括LinkedList，ArrayDeque和PriorityQueue；一種是阻塞隊列，實現了BlockingQueue，包括ArrayBlockingQueue，LinkedBlockingQueue，SynchronousQueue和LinkedBlockingDeque.

Iterable介面

實現了Iterable介面的類就具有了迭代的功能，可以被用於“for-Each”迴圈語句。該介面具有的方法如下：

public interface Iterable<T> {    Iterator<T> iterator();    default void forEach(Consumer<? super T> action) {        Objects.requireNonNull(action);        for (T t : this) {            action.accept(t);        }    }    default Spliterator<T> spliterator() {        return Spliterators.spliteratorUnknownSize(iterator(), 0);    }}

Queue介面

Queue介面代表著隊列，在隊頭刪除元素，隊尾插入元素，有著先進先出的特性，下面是介面聲明的方法。

 1 public interface Queue<E> extends Collection<E> { 2      3     //插入元素到隊尾，成功返回true，失敗返回false，空間不足拋出異常 4     boolean add(E e); 5  6     //插入元素到隊尾，成功返回true，失敗返回false 7     boolean offer(E e); 8  9     //移除並返回隊頭元素，如果隊列為空白，拋出異常10     E remove();11 12     //移除並返回隊頭元素，如果隊列為空白，則返回null13     E poll();14 15    //返回隊頭元素，如果隊列為空白，則拋出異常16     E element();17 18     //返回隊頭元素，如果隊列為空白，則返回null19     E peek();20 }

 

Deque介面

 Deque是雙端隊列，是Double End Queue的簡稱，與Queue只能在隊頭刪除元素，隊尾插入元素不同，Deque可以在隊列的頭尾分別進行插入和刪除元素。由於可以在同一端進行插入和

刪除元素，因此可以被當做棧來使用。下面是該介面聲明的方法：

public interface Deque<E> extends Queue<E> {    /**     * 在隊頭插入元素，如果隊列對容量有限制，則容量不足時拋出異常     * IllegalStatException     */    void addFirst(E e);    /**     * 在隊尾插入元素，如果隊列對容量有限制，則容量不足時拋出異常     * IllegalStatException     */    void addLast(E e);    /**     * 在隊頭插入元素，插入成功返回true，失敗返回false     * 如果隊列對容量有限制，則最好使用該方法     */    boolean offerFirst(E e);    /**     * 在隊尾插入元素，成功返回true，失敗返回false；     * 如果隊列對容量有限制，則最好使用該方法     */    boolean offerLast(E e);    /**     * 返回並移除隊頭的元素，如果隊列為空白，則拋出異常     */    E removeFirst();    /**     * 返回並移除隊尾的元素，如果隊列為空白，則拋出異常     */    E removeLast();    /**     * 返回並移除隊頭的元素，如果隊列為空白，則返回null     */    E pollFirst();    /**     * 返回並移除隊尾的元素，如果隊列為空白，則返回null     */    E pollLast();    /**     * 返回隊頭的元素，如果隊列為空白，則拋出異常NoSuchElementException     */    E getFirst();    /**     * 返回隊尾的元素，如果隊列為空白，則拋出異常NoSuchElementException     */    E getLast();    /**     * 返回隊頭的元素，如果隊列為空白，則返回null     */    E peekFirst();    /**     * 返回隊尾的元素，如果隊列為空白，則返回null     */    E peekLast();    boolean removeFirstOccurrence(Object o);    boolean removeLastOccurrence(Object o);    // *** Queue methods ***    boolean add(E e);    boolean offer(E e);    E remove();    E poll();    E element();    E peek();    // *** Stack methods ***    void push(E e);    E pop();    // *** Collection methods ***    boolean remove(Object o);    boolean contains(Object o);    public int size();    Iterator<E> iterator();    Iterator<E> descendingIterator();}

BlockingQueue介面

BlockingQueue是java.util.concurrent包提供的介面，表示阻塞隊列，與普通隊列的區別是：當從隊頭擷取元素時，如果隊列為空白，則阻塞隊列會阻塞，直到有可用元素、等待逾時或者被中斷；

當需要在隊尾插入元素時，如果隊列沒有可用的空間，則操作會阻塞，直到有可用空間、等待逾時或者被中斷。下面是該介面聲明的方法：

public interface BlockingQueue<E> extends Queue<E> {        boolean add(E e);    boolean offer(E e);    /**     * 插入元素，如果空間不足，將會阻塞，直到有可用空間     */    void put(E e) throws InterruptedException;    /**     * 插入元素，如果容量不足，將會阻塞，直到有可用空間，或者等待逾時     */    boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)        throws InterruptedException;    /**     * 返回並移除隊頭的元素，如果隊列為空白，則等待     *      */    E take() throws InterruptedException;    /**     * 返回並移除隊頭的元素，如果隊列為空白，則阻塞，直到有可用元素，或者等待逾時     *      */    E poll(long timeout, TimeUnit unit)        throws InterruptedException;    /**     * 返回隊列還能存放多少個元素     * 該方法不會被阻塞，直接返回     */    int remainingCapacity();    /**     * 刪除給定的元素，如果給定的元素在隊列存在多個，則只刪除第一個     * 成功刪除，返回true，否則，返回false     */    boolean remove(Object o);    /**     * 隊列中是否存在給定的元素，存在返回true，否則返回false     */    public boolean contains(Object o);    /**     * 從隊列中刪除所有元素，並添加到給定的容器c中     * 該方法比迴圈調用poll方法更高效     */    int drainTo(Collection<? super E> c);    /**     * 最多從隊列中刪除maxElements個元素，並添加到容器c中     */    int drainTo(Collection<? super E> c, int maxElements);}

BlockingDeque介面

BlockingDeque是雙端阻塞隊列，可以在隊列的頭和尾分別進行元素的插入和刪除，可以用作阻塞棧，下面是該介面聲明的方法：

public interface BlockingDeque<E> extends BlockingQueue<E>, Deque<E> {    void addFirst(E e);    void addLast(E e);    boolean offerFirst(E e);    boolean offerLast(E e);    void putFirst(E e) throws InterruptedException;    void putLast(E e) throws InterruptedException;    boolean offerFirst(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;    boolean offerLast(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;    E takeFirst() throws InterruptedException;    E takeLast() throws InterruptedException;    E pollFirst(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;    E pollLast(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;    boolean removeFirstOccurrence(Object o);    boolean removeLastOccurrence(Object o);    // *** BlockingQueue methods ***    boolean add(E e);    boolean offer(E e);    void put(E e) throws InterruptedException;    boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;    E remove();    E poll();    E take() throws InterruptedException;    E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;    E element();    E peek();    boolean remove(Object o);    public boolean contains(Object o);    public int size();    Iterator<E> iterator();    // *** Stack methods ***    void push(E e);}

 

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