Java实现队列（Queue）数据结构详解

什么是队列（Queue）

队列（Queue），是一种先进先出（First In First Out, FIFO）的数据结构，即最先进入队列的元素也会最先出队列。

队列具备两个基本操作：入队（enqueue）和出队（dequeue）。入队操作将元素加入到队列的尾部，出队操作将元素从队列头部取出并删除。

Java中的Queue接口

在Java中，队列类都实现了Queue接口，该接口继承了Collection接口，像LinkedList和ArrayBlockingQueue等类都实现了该接口。

Queue接口提供了一些方法，如下：

• add(e)：将元素e添加到队列尾部，如果队列满了则抛出异常。
• offer(e)：将元素e添加到队列尾部，如果队列满了则返回false。
• remove()：移除队列头部并返回头部元素，如果队列为空则抛出异常。
• poll()：移除队列头部并返回头部元素，如果队列为空则返回null。
• element()：获取队列头部元素，如果队列为空则抛出异常。
• peek()：获取队列头部元素，如果队列为空则返回null。

Java中的队列实现示例

使用LinkedList实现队列

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

public class LinkedListDemo {

    public static void main(String[] args) {
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();

        // add elements to the queue
        queue.add("a");
        queue.add("b");
        queue.add("c");

        // print the queue
        System.out.println("Queue: " + queue);

        // remove the first element from the queue
        String firstElement = queue.poll();
        System.out.println("Removed Element: " + firstElement);

        // print the queue after removing the first element
        System.out.println("Queue: " + queue);

        // add a new element to the queue
        queue.add("d");

        // print the queue after adding a new element
        System.out.println("Queue: " + queue);

        // get the first element from the queue
        String peekElement = queue.peek();
        System.out.println("First Element: " + peekElement);

        // print the queue
        System.out.println("Queue: " + queue);
    }
}

输出：

Queue: [a, b, c]
Removed Element: a
Queue: [b, c]
Queue: [b, c, d]
First Element: b
Queue: [b, c, d]

使用ArrayBlockingQueue实现队列

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

public class ArrayBlockingQueueDemo {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // create a queue with a capacity of 5
        BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(5);

        // add elements to the queue
        queue.put("a");
        queue.put("b");
        queue.put("c");

        // print the queue
        System.out.println("Queue: " + queue);

        // remove the first element from the queue
        String firstElement = queue.take();
        System.out.println("Removed Element: " + firstElement);

        // print the queue after removing the first element
        System.out.println("Queue: " + queue);

        // add a new element to the queue
        queue.put("d");

        // print the queue after adding a new element
        System.out.println("Queue: " + queue);

        // get the first element from the queue
        String peekElement = queue.peek();
        System.out.println("First Element: " + peekElement);

        // print the queue
        System.out.println("Queue: " + queue);
    }
}

输出：

Queue: [a, b, c]
Removed Element: a
Queue: [b, c]
Queue: [b, c, d]
First Element: b
Queue: [b, c, d]

总结

队列是一个常用的数据结构，Java提供了多种实现方式，如LinkedList、ArrayBlockingQueue等。在使用时我们需要考虑具体的场景需求来选择合适的队列实现。