1. 队列定义
队列(Queue)是只允许在一端进行插入,而在另一端进行删除的运算受限的线性表。
(1)允许删除的一端称为队头(Front)。
(2)允许插入的一端称为队尾(Rear)。
(3)当队列中没有元素时称为空队列。
(4)队列亦称作先进先出(First In First Out)的线性表,简称为FIFO表。
在Java编程中,Queue的实现都是用LinkedList
2. 具体分析
Java中Queue是一个接口,具有以下方法:
操作 | 说明 |
boolean add(E e) | 插入元素到队尾,若超出队列容量抛异常 |
boolean offer(E e) | 插入元素到队尾,若超出队列容量返回false |
E remove() | 移除队头元素 |
E poll() | 移除队头元素 ,若队列为空返回null |
E element() | 返回队头元素 ,若队列为空抛异常 |
E peek() | 返回队头元素 ,若队列为空返回null |
Queue的实现类(2大类):
- 未实现BlockingQueue接口的不阻塞队列:
a.LinkedList(实现了java.util.Deque接口)
Deque接口是Queue接口的子接口,代表一个双端队列。同时Deque不仅可以作为双端队列使用,而且可以被当成栈来使用,所以可以使用出栈,入栈的方法。
b.PriorityQueue (实现了java.util.AbstractQueue抽象类和java.util.Queue接口)
PriorityQueue是个基于优先级堆的极大优先级队列。此队列按照在构造时所指定的顺序对元素排序,既可以根据元素的自然顺序来指定排序(参阅 Comparable),也可以根据 Comparator 来指定,这取决于使用哪种构造方法。优先级队列不允许 null 元素。依靠自然排序的优先级队列还不允许插入不可比较的对象(这样做可能导致 ClassCastException)
源码分析:
public PriorityQueue (int initialCapacity,Comparator<? super E >comparator){
if(initialCapacity < 1)
throw new IllegalArgumentException();
this.qurue = new Object [initialCapacity ];
this.compatator = comparator;
}
public PriorityQueue(Collection<? extends E> c) {
initFromCollection(c);
if (c instanceof SortedSet)
comparator = (Comparator<? super E>)
((SortedSet<? extends E>)c).comparator();
else if (c instanceof PriorityQueue)
comparator = (Comparator<? super E>)
((PriorityQueue<? extends E>)c).comparator();
else {
comparator = null;
heapify();
}
// 若要转换为PriorityQueue的Collection类必须实现SortedSet接口,此接口主要用于排序操作,即实现此接口的子类都属于排序的子类
SortedSet接口中定义的方法:
方法 | 描述 |
public Comparator< ? super E>comparator() | 返回与排序有关联的比较器 |
public E first() | 返回集合中的第一个元素 |
public SortedSet< E > headset(E toElement) | 返回从开始到指定元素的集合 |
public E last() | 返回最后一个元素 |
public SortedSet< E > subSet(E fromElement,E toElement) | 返回指定对象间的元素 |
public SortedSet< E> tailSet(E fromElement) | 从指定元素到最后 |
c.ConcurrentLinkedQueue(实现了java.util.AbstractQueue抽象类和java.util.Queue接口)
2.实现阻塞接口的队列:
新 的 java.util.concurrent 包在 Collection Framework 中可用的具体集合类中加入了 BlockingQueue 接口和五个阻塞队列类。它实质上就是一种带有一点扭曲的 FIFO 数据结构。不是立即从队列中添加或者删除元素,线程执行操作阻塞,直到有空间或者元素可用。
五个队列所提供的各有不同:
* ArrayBlockingQueue :一个由数组支持的有界队列。
* LinkedBlockingQueue :一个由链接节点支持的可选有界队列。
* PriorityBlockingQueue :一个由优先级堆支持的无界优先级队列。
* DelayQueue :一个由优先级堆支持的、基于时间的调度队列。
* SynchronousQueue
前 两个类 ArrayBlockingQueue 和 LinkedBlockingQueue 几乎相同,只是在后备存储器方面有所不同, LinkedBlockingQueue 并不总是有容量界限。无大小界限的 LinkedBlockingQueue 类在添加元素时永远不会有阻塞队列的等待(至少在其中有Integer.MAX_VALUE 元素之前不会)。
PriorityBlockingQueue 是具有无界限容量的队列,它利用所包含元素的 Comparable 排序顺序来以逻辑顺序维护元素。可以将它看作 TreeSet 的可能替代物。不过对 PriorityBlockingQueue 有一个技巧。从 iterator() 返回的 Iterator 实例不需要以优先级顺序返回元素。如果必须以优先级顺序遍历所有元素,那么让它们都通过 toArray() 方法并自己对它们排序,像 Arrays.sort(pq.toArray())。
新的 DelayQueue 实现可能是其中最有意思(也是最复杂)的一个。加入到队列中的元素必须实现新的 Delayed 接口(只有一个方法 —— long getDelay(java.util.concurrent.TimeUnit unit) )。因为队列的大小没有界限,使得添加可以立即返回,但是在延迟时间过去之前不能从队列中取出元素。如果多个元素完成了延迟,那么最早失效/失效时间最长 的元素将第一个取出。实际上没有听上去这样复杂。
SynchronousQueue 类是最简单的。它没有内部容量。它就像线程之间的手递手机制。在队列中加入一个元素的生产者会等待另一个线程的消费者。当这个消费者出现时,这个元素就直接在消费者和生产者之间传递,永远不会加入到阻塞队列中。