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JAVA集合知识总结(六)

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Queue

Queue（队列） 是 位于 java.util 包的，用于实现 先进先出（FIFO）的数据结构，即先插入的元素先被处理。Queue 常用于任务调度、消息队列等场景。

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1. Queue 接口

Queue 是一个接口，继承自 Collection，提供了队列操作的方法。常见实现类有：

• LinkedList：可作为双端队列（Deque）。
• PriorityQueue：基于优先级的队列。
• ArrayDeque：高效的双端队列实现。
• ConcurrentLinkedQueue：线程安全的队列（无锁）。
• BlockingQueue：阻塞队列（用于多线程场景）。

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2. Queue 常用方法

方法	描述
add(E e)	添加元素，失败时抛出异常。
offer(E e)	尝试添加元素，添加失败返回 false。
poll()	移除并返回队首元素，若队列为空返回 null。
remove()	移除并返回队首元素，队列为空时抛出异常。
peek()	返回队首元素但不移除，若队列为空返回 null。
element()	返回队首元素但不移除，若为空抛出异常。

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3. Queue 的实现类介绍

3.1 LinkedList

• 可用作队列或双端队列。
• 支持添加和删除操作。

Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
queue.offer(1);
queue.offer(2);
System.out.println(queue.poll()); // 输出 1

3.2 PriorityQueue

• 基于优先级的队列，元素按自然顺序或自定义比较器排序。

Queue<Integer> pq = new PriorityQueue<>();
pq.offer(5);
pq.offer(1);
System.out.println(pq.poll()); // 输出 1（最小值）

3.3 阻塞队列（BlockingQueue）

BlockingQueue 是线程安全的队列，实现了生产者-消费者模型。常见实现：

• ArrayBlockingQueue：有界队列。
• LinkedBlockingQueue：支持可选的界限。
• PriorityBlockingQueue：带优先级的阻塞队列。

BlockingQueue<Integer> bq = new ArrayBlockingQueue<>(2);
bq.put(1); // 若队列满，则阻塞
System.out.println(bq.take()); // 若为空，则阻塞

3.4 Deque（双端队列）

Deque 继承自 Queue，支持从两端添加和移除元素，常用实现是 ArrayDeque 和 LinkedList。

Deque<Integer> deque = new ArrayDeque<>();
deque.offerFirst(1); // 从头部添加
deque.offerLast(2);  // 从尾部添加
System.out.println(deque.pollFirst()); // 输出 1

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4. 应用场景

1. 任务调度：根据时间顺序依次处理任务。
2. 消息队列：在系统之间传递消息。
3. 生产者-消费者模型：通过阻塞队列实现多线程的数据交互。

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总结

Queue 是 Java 中实现先进先出结构的接口，并有多种实现类适应不同场景，如基于优先级的 PriorityQueue、双端队列的 ArrayDeque 及线程安全的 BlockingQueue。