Java队列之Queue用法实例分析

什么是队列？

队列是一种特殊的线性数据结构，按照先进先出（First In First Out，FIFO）的原则存储数据，在队列的一端添加数据，在另一端删除数据，有点像排队买东西，先来的先买，后来的后买。

在Java中，队列的实现方式是使用Queue接口，Queue是Java中表示队列的接口，它继承了Collection接口，并在这个基础上添加了一些额外方法。

Queue的特性

1. 元素只能在队尾添加，只能在队首删除。
2. Queue只允许youpeek操作（查询队头元素），而不允许遍历整个队列。
3. 支持同步，可以作为多线程环境中的任务队列使用。

如何使用Queue？

1. 创建一个Queue实例，可以使用Java中已经实现的类LinkedList作为队列。

Queue<String> queue=new LinkedList<>();

1. 添加元素：

queue.offer("a");  // 添加元素a
queue.offer("b");  // 添加元素b
queue.offer("c");  // 添加元素c

1. 删除元素:

queue.poll();  // 删除队头元素a

1. 查询元素：

queue.peek();  // 查询队头元素，返回b

示例说明

示例1：使用Queue求解迷宫问题

队列可以很方便地求解迷宫问题。我们可以将每一个位置看作一个节点，将节点放入队列中，并进行遍历找出终点。

public static void bfs(int[][] maze, int startX, int startY, int endX, int endY) {
    Queue<Point> queue = new LinkedList<>();
    queue.offer(new Point(startX, startY, null));
    Set<Point> visited = new HashSet<>();
    while (!queue.isEmpty()) {
        Point point = queue.poll();
        if (point.x == endX && point.y == endY) {
            printPath(point);
            return;
        }
        visited.add(point);
        for (Point next : getNexts(maze, point)) {
            if (!visited.contains(next)) {
                queue.offer(next);
            }
        }
    }
}

示例2：使用Queue实现线程池

线程池可以通过阻塞队列实现。当线程池中所有线程都在执行任务时，新任务需要等待，此时新任务可以被添加到阻塞队列中，等待有空闲的线程执行。

public class ThreadPool {
    private int coreSize;
    private int maxSize;
    private BlockingQueue<Runnable> queue;

    public ThreadPool(int coreSize, int maxSize, int queueSize) {
        this.coreSize = coreSize;
        this.maxSize = maxSize;
        this.queue = new ArrayBlockingQueue<>(queueSize);
        init();
    }

    private void init() {
        for (int i = 0; i < coreSize; i++) {
            new Thread(() -> {
                while (true) {
                    try {
                        Runnable task = queue.take();
                        task.run();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        break;
                    }
                }
            }).start();
        }
    }

    public void submit(Runnable task) throws InterruptedException {
        if (queue.size() == maxSize) {
            throw new RuntimeException("queue is full");
        }
        queue.put(task);
    }
}

以上示例仅为Queue使用的两个简单的例子，Queue在实际应用中有着更加广泛和深入的应用场景。