Queue是一种常见的数据结构,其主要特征在于FIFO(先进先出),Java中的Queue是这样定义的:

public interface Queue<E> extends Collection<E> {
E element();
boolean offer(E o);
E peek();
E poll();
E remove();
}

尽管Queue都具有FIFO的特点。但详细输出哪一个元素,Queue的各种实现是不同的,尤其是在排序的情况下,新输入的元素并不是放入队列尾部,而是放在适当的位置。Queue的每一种实现都必须指定排序属性(ordering properties)。



Queue可能对存放的元素数目有所限制。

这种Queue成为“有界的”(bounded),在Java.util.concurrent中的某些Queue实现是有界的,而java.util中的Queue实现不是有界的。



Queue的每一个操作都有两种方法:

Queue Interface Structure
  Throws exception Returns special value
Insert add(e) offer(e)
Remove remove() poll()
Examine element() peek()

add方法继承自Collection。当Queue的元素已经到达限制数目时,add会抛出一个IllegalStateException异常;offer方法只定位于应用在有界Queue的情况下。当Queue已经装满时,offer会返回false。

remove和poll方法都删除并返回Queue中的头元素(注意,并非插入的第一个元素,由于有的Queue实现是排序的)。

当Queue为空时,remove抛出NoSuchElementException异常,而poll返回null。

element和peek返回但不删除Queue中的头元素,它们的差别类似remove与poll。



Queue的实现一般并不容许插入null,仅仅有LinkedList是一个意外,它容许插入null,但使用者必须注意。不要与poll和peek方法返回的null值混淆。

Queue的实现一般并不定义基于元素的equals和hashCode方法,而是调用继承自Object的相应方法。



Queue接口并未定义并行程序中经常使用的堵塞方法,也就是说,元素进入Queue之前不必检查Queue中是否有足够的空间,只是作为Queue扩展的java.util.concurrent.BlockingQueue接口定义了这些方法。

普通的LinkedList实现并未定义特殊的排序算法,所以输出元素时会依照插入的顺序:

import java.util.*;
public class Countdown {
public static void main(String[] args)
throws InterruptedException {
int time = 10;
Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();
for (int i = time; i >= 0; i--)
queue.add(i);
while(!queue.isEmpty()) {
System.out.println(queue.remove());
Thread.sleep(1000);
}
}
}

程序的输出结果为:

10

9

8

…..



假设作一点小更改,採用PriorityQueue

import java.util.*;
public class Countdown {
public static void main(String[] args)
throws InterruptedException {
int time = 10;
Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();
Queue<Integer> pQueue = new PriorityQueue<Integer>();
for (int i = time; i >= 0; i--)
queue.add(i);
while(!queue.isEmpty()) {
pQueue.add(queue.remove());
}
while(!pQueue.isEmpty()) {
System.out.println(pQueue.remove());
}
}
}

则输出结果为:

0

1

2

……



查阅文档可知。PriorityQueue的内部是一个min heap。实际上,观察PriorityQueue的输出也能够发现这一点:

        int time = 10;
Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();
Queue<Integer> pQueue = new PriorityQueue<Integer>();
for (int i = time; i >= 0; i--)
queue.add(i);
while(!queue.isEmpty()) {
pQueue.add(queue.remove());
} System.out.println(pQueue);
pQueue.remove();
System.out.println(pQueue); 输出结果为
[0,1,5,4,2,9,6,10,7,8,3]
[1,2,5,4,3,9,6,10,7,8] 实际上就是两个min-heap依照从上至下,从左至右的输出。

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