教你如何使用Java手写一个基于数组实现的队列
一、概述
队列,又称为伫列(queue),是先进先出(FIFO, First-In-First-Out)的线性表。在具体应用中通常用链表或者数组来实现。队列只允许在后端(称为rear)进行插入操作,在前端(称为front)进行删除操作。队列的操作方式和堆栈类似,唯一的区别在于队列只允许新数据在后端进行添加。
在Java中队列又可以分为两个大类,一种是阻塞队列和非阻塞队列。
1、没有实现阻塞接口:
1)实现java.util.Queue的LinkList,
2)实现java.util.AbstractQueue接口内置的不阻塞队列: PriorityQueue 和 ConcurrentLinkedQueue
2、实现阻塞接口的
java.util.concurrent 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 :一个利用 BlockingQueue 接口的简单聚集(rendezvous)机制。
队列是Java中常用的数据结构,比如在线程池中就是用到了队列,比如消息队列等。
由队列先入先出的特性,我们知道队列数据的存储结构可以两种,一种是基于数组实现的,另一种则是基于单链实现。前者在创建的时候就已经确定了数组的长度,所以队列的长度是固定的,但是可以循环使用数组,所以这种队列也可以称之为循环队列。后者实现的队列内部通过指针指向形成一个队列,这种队列是单向且长度不固定,所以也称之为非循环队列。下面我将使用两种方式分别实现队列。
二、基于数组实现循环队列
由于在往队列中放数据或拉取数据的时候需要移动数组对应的下标,所以需要记录一下队尾和队头的位置。说一下几个核心的属性吧:
1、queue:队列,object类型的数组,用于存储数据,长度固定,当存储的数据数量大于数组当度则抛出异常;
2、head:队头指针,int类型,用于记录队列头部的位置信息。
3、tail:队尾指针,int类型,用于记录队列尾部的位置信息。
4、size:队列长度,队列长度大于等于0或者小于等于数组长度。
/**
* 队列管道,当管道中存放的数据大于队列的长度时将不会再offer数据,直至从队列中poll数据后
*/
private Object[] queue;
//队列的头部,获取数据时总是从头部获取
private int head;
//队列尾部,push数据时总是从尾部添加
private int tail;
//队列长度
private int size;
//数组中能存放数据的最大容量
private final static int MAX_CAPACITY = <<;
//数组长度
private int capacity;
//最大下标
private int maxIndex;
三、数据结构
图中,红色部分即为队列的长度,数组的长度为16。因为这个队列是循环队列,所以队列的头部不一定要在队列尾部前面,只要队列的长度不大于数组的长度就可以了。
四、构造方法
1、MyQueue(int initialCapacity):创建一个最大长度为 initialCapacity的队列。
2、MyQueue():创建一个默认最大长度的队列,默认长度为16;
public MyQueue(int initialCapacity){
if (initialCapacity > MAX_CAPACITY)
throw new OutOfMemoryError("initialCapacity too large");
if (initialCapacity <= )
throw new IndexOutOfBoundsException("initialCapacity must be more than zero");
queue = new Object[initialCapacity];
capacity = initialCapacity;
maxIndex = initialCapacity - ;
head = tail = -;
size = ;
}
public MyQueue(){
queue = new Object[];
capacity = ;
head = tail = -;
size = ;
maxIndex = ;
}
五、往队列添加数据
添加数据时,首先判断队列的长度是否超出了数组的长度,如果超出了就添加失败(也可以设置成等待,等到有人消费了队列里的数据,然后再添加进去)。都是从队列的尾部添加数据的,添加完数据后tail指针也会相应自增1。具体实现如一下代码:
/**
* 往队列尾部添加数据
* @param object 数据
*/
public void offer(Object object){
if (size >= capacity){
System.out.println("queue's size more than or equal to array's capacity");
return;
}
if (++tail > maxIndex){
tail = ;
}
queue[tail] = object;
size++;
}
六、向队列中拉取数据
拉取数据是从队列头部拉取的,拉取完之后将该元素删除,队列的长度减一,head自增1。代码如下:
/**
* 从队列头部拉出数据
* @return 返回队列的第一个数据
*/
public Object poll(){
if (size <= ){
System.out.println("the queue is null");
return null;
}
if (++head > maxIndex){
head = ;
}
size--;
Object old = queue[head];
queue[head] = null;
return old;
}
七、其他方法
1、查看数据:这个方法跟拉取数据一样都是获取到队列头部的数据,区别是该方法不会将对头数据删除:
/**
* 查看第一个数据
* @return
*/
public Object peek(){
return queue[head];
}
2、清空队列:
/**
* 清空队列
*/
public void clear(){
for (int i = ; i < queue.length; i++) {
queue[i] = null;
}
tail = head = -;
size = ;
}
完整的代码如下:
/**
* 队列
*/
public class MyQueue { /**
* 队列管道,当管道中存放的数据大于队列的长度时将不会再offer数据,直至从队列中poll数据后
*/
private Object[] queue;
//队列的头部,获取数据时总是从头部获取
private int head;
//队列尾部,push数据时总是从尾部添加
private int tail;
//队列长度
private int size;
//数组中能存放数据的最大容量
private final static int MAX_CAPACITY = <<;
//数组长度
private int capacity;
//最大下标
private int maxIndex; public MyQueue(int initialCapacity){
if (initialCapacity > MAX_CAPACITY)
throw new OutOfMemoryError("initialCapacity too large");
if (initialCapacity <= )
throw new IndexOutOfBoundsException("initialCapacity must be more than zero");
queue = new Object[initialCapacity];
capacity = initialCapacity;
maxIndex = initialCapacity - ;
head = tail = -;
size = ;
}
public MyQueue(){
queue = new Object[];
capacity = ;
head = tail = -;
size = ;
maxIndex = ;
} /**
* 往队列尾部添加数据
* @param object 数据
*/
public void offer(Object object){
if (size >= capacity){
System.out.println("queue's size more than or equal to array's capacity");
return;
}
if (++tail > maxIndex){
tail = ;
}
queue[tail] = object;
size++;
} /**
* 从队列头部拉出数据
* @return 返回队列的第一个数据
*/
public Object poll(){
if (size <= ){
System.out.println("the queue is null");
return null;
}
if (++head > maxIndex){
head = ;
}
size--;
Object old = queue[head];
queue[head] = null;
return old;
} /**
* 查看第一个数据
* @return
*/
public Object peek(){
return queue[head];
} /**
* 队列中存储的数据量
* @return
*/
public int size(){
return size;
} /**
* 队列是否为空
* @return
*/
public boolean isEmpty(){
return size == ;
} /**
* 清空队列
*/
public void clear(){
for (int i = ; i < queue.length; i++) {
queue[i] = null;
}
tail = head = -;
size = ;
} @Override
public String toString() {
if (size <= ) return "{}";
StringBuilder builder = new StringBuilder(size + );
builder.append("{");
int h = head;
int count = ;
while (count < size){
if (++h > maxIndex) h = ;
builder.append(queue[h]);
builder.append(", ");
count++;
}
return builder.substring(,builder.length()-) + "}";
}
}
八、总结:
1、该队列为非线程安全的,在多线程环境中可能会发生数据丢失等问题。
2、队列通过移动指针来确定数组下标的位置,因为是基于数组实现的,所以队列的长度不能够超过数组的长度。
3、该队列是循环队列,这就意味着数组可以重复被使用,避免了重复创建对象带来的性能的开销。
4、添加数据时总是从队列尾部添加,拉取数据时总是从队列头部拉取,拉取完将对象元素删除。
欢迎大家关注公众号: 【java解忧杂货铺】,里面会不定时发布一些技术博客;关注即可免费领取大量最新,最流行的技术教学视频:
教你如何使用Java手写一个基于数组实现的队列的更多相关文章
- 教你如何使用Java手写一个基于链表的队列
在上一篇博客[教你如何使用Java手写一个基于数组的队列]中已经介绍了队列,以及Java语言中对队列的实现,对队列不是很了解的可以我上一篇文章.那么,现在就直接进入主题吧. 这篇博客主要讲解的是如何使 ...
- java手写的动态数组JimisunArray
/** * @Author:jimisun * @Description: * @Date:Created in 22:10 2018-07-18 * @Modified By: */ public ...
- 手把手教你手写一个最简单的 Spring Boot Starter
欢迎关注微信公众号:「Java之言」技术文章持续更新,请持续关注...... 第一时间学习最新技术文章 领取最新技术学习资料视频 最新互联网资讯和面试经验 何为 Starter ? 想必大家都使用过 ...
- 【spring】-- 手写一个最简单的IOC框架
1.什么是springIOC IOC就是把每一个bean(实体类)与bean(实体了)之间的关系交给第三方容器进行管理. 如果我们手写一个最最简单的IOC,最终效果是怎样呢? xml配置: <b ...
- 搞定redis面试--Redis的过期策略?手写一个LRU?
1 面试题 Redis的过期策略都有哪些?内存淘汰机制都有哪些?手写一下LRU代码实现? 2 考点分析 1)我往redis里写的数据怎么没了? 我们生产环境的redis怎么经常会丢掉一些数据?写进去了 ...
- 利用SpringBoot+Logback手写一个简单的链路追踪
目录 一.实现原理 二.代码实战 三.测试 最近线上排查问题时候,发现请求太多导致日志错综复杂,没办法把用户在一次或多次请求的日志关联在一起,所以就利用SpringBoot+Logback手写了一个简 ...
- java 手写 jvm高性能缓存
java 手写 jvm高性能缓存,键值对存储,队列存储,存储超时设置 缓存接口 package com.ws.commons.cache; import java.util.function.Func ...
- 看年薪50W的架构师如何手写一个SpringMVC框架
前言 做 Java Web 开发的你,一定听说过SpringMVC的大名,作为现在运用最广泛的Java框架,它到目前为止依然保持着强大的活力和广泛的用户群. 本文介绍如何用eclipse一步一步搭建S ...
- 摊牌了!我要手写一个“Spring Boot”
目前的话,已经把 Spring MVC 相关常用的注解比如@GetMapping .@PostMapping .@PathVariable 写完了.我也已经将项目开源出来了,地址:https://gi ...
随机推荐
- ScalaPB(2): 在scala中用gRPC实现微服务
gRPC是google开源提供的一个RPC软件框架,它的特点是极大简化了传统RPC的开发流程和代码量,使用户可以免除许多陷阱并聚焦于实际应用逻辑中.作为一种google的最新RPC解决方案,gRPC具 ...
- Socket 异步通信
最近在写数据通信的时候用到的东西!希望对大家有帮助 /// <summary> /// 获取或设置服务器IP地址 /// </summary> public string se ...
- jQuery事件处理了解一下
>>> JQuery 事件处理 一.事件绑定方式 1.事件绑定的快捷方式: 缺点:绑定的事件,无法取消 $("button:eq(0)").dblclick(fu ...
- Selenium2Lib库之鼠标事件常用关键字实战
1.2 鼠标事件常用关键字 1.2.1 Click Button关键字按F5 查看Click Button关键字的说明,如下图: Click Button关键字 是用于点击页面上的按钮.参数locat ...
- JDBC、DBUtils
JDBC(Java Data Base Connectivity) java数据连接 可以为多种数据库,提供统一访问,它由一组用java语言编写的类和接口组成,也是java访问数据库的规范. my ...
- MySQL 8 新特性之持久化全局变量的修改
在8之前的版本中,对于全局变量的修改,其只会影响其内存值,而不会持久化到配置文件中.数据库重启,又会恢复成修改前的值.从8开始,可通过SET PERSIST命令将全局变量的修改持久化到配置文件中. 试 ...
- oracle通用函数,nvl,nvl2,NULLIF ,coalesce
Oracle 通用函数 ① NVL 函数--------将空值转换成一个已知的值: 可以使用的数据类型有日期.字符.数字. 函数的一般形式: NVL(commission_pct,0) ...
- Mysql主从方案的实现
Mysql主从方案介绍 mysql主从方案主要作用: 读写分离,使数据库能支撑更大的并发.在报表中尤其重要.由于部分报表sql语句非常的慢,导致锁表,影响前台服务.如果前台使用master,报表使用s ...
- Java的锁
今天练习了Java的多线程,提到多线程就基本就会用到锁 Java通过关键字及几个类实现了锁的机制,这里先介绍下Java都有哪些锁: 一.Java实现锁的机制: Java运行到包含锁的代码时,获取尝 ...
- ZooKeeper的使用---Java程序
一.导入库 以下库存放在目录lib中: audience-annotations-0.5.0.jar jline-0.9.94.jar log4j-1.2.17.jar netty-3.10.6.Fi ...