java核心知识之集合详解四（Queue集合）

Queue集合

Queue 用于模拟队列这种数据结构，队列通常是指"先进先出" (FIFO) 的容器 。 队列的头部保存在队列中存放时间最长的元素 ， 队列的尾部保存在队列中存放时间最短的元素 。 新元素插入 (offer ) 到
队列的尾部，访问元素 (poll ) 操作会返回队列头部的元素 。 通常 ， 队列不允许随机访问队列中的元素。
Queue集合提供的API方法

void add(Object e): 将指定元素加入此队列的尾部。

Object element() : 获取队列头部的元素 ，但是不删除该元素 。

boolean offer(Object e) : 将指定元素加入此队列的尾部 。 当使用有容量限制的队列时，此方法通常比 add(Object e)方法更好 。

Object peek(): 获取队列头部的元素 ， 但是不删除该元素 。 如果此队列为空，则返回 null 。

Object poll(): 获取队列头部的元素 ， 并删除该元素。如果此队列为空 ， 则返回 null 。

Object remove() : 获取队列头部的元素 ， 并删除该元素 。

PriorityQueue 实现类

PriorityQueue 保存队列元素的顺序并不是按加入队列的顺序，而是按队列元素 的大小进行重新排序 。 因此当调用 peek()方法或者 poll()方法取出队列中的元素时，并不是取出最先进入队列的元素 ， 而是取出队列中最小的元素。

实例代码：

import java.util.PriorityQueue;

/**
 * @author: 随风飘的云
 * @date 2022/03/19 14:51
 */
public class PriorityQueueTest {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<>();
        queue.add(2);
        queue.add(1);
        queue.add(-1);
        queue.add(10);
        System.out.println(queue);
        System.out.println(queue.poll());
        System.out.println(queue.poll());
    }
}

结果：

Deque 接口与 ArrayDeque 实现类

Deque接口

Deque接口是 Queue接口的子接口 ， 它代表一个双端队列， Deque 接口里定义了 一些双端队列的方法，这些方法允许从两端来操作队列的元素 。

void addFirst(Object e): 将指定元素插入该双端队列的开头。

void addLast(Object e): 将指定元素插入该双端队列的末尾 。

Iterator descendingIterator(): 返回该双端队列对应的迭代器，该法代器将以逆向顺序来迭代队列中的元素

Object getFirst(): 获取但不删除双端队列的第一个元素 。

Object getLast(): 获取但不删除双端队列的最后一个元素 。

boolean offerFirst(Object e): 将指定元素插入该双端队列的开头 。

boolean offerLast(Object e): 将指定元素插入该双端队列的末尾。

Object peekFirst(): 获取但不删除该双端队列的第 一个元素:如果此双端队列为空 ， 则返回 null 。

Object peekLast(): 获取但不删除该双端队列的最后 一个元素:如果此双端队列为空，则返回 null 。

Object pollFirst(): 获取并删除该双端队列的第 一个元素;如果此双端队列为空，则返回 null 。

Object pollLast(): 获取并删除该双端队列的最后 一个元素;如果此双端队列为空， 则 返回 null 。

Object pop() （栈方法) : pop 出该双端队列所表示的梭的技顶元素 。 相当于 removeFirst() 。

void push(Object e) (战方法) : 将 一 个元素 push 进该双端队列所表示的拢的技顶 。 相当于addFirst(e) 。

Object removeFirst(): 获取并删除该双端队列的第一个元素。

Object removeFirstOccurrence(Object 0): 删除该双端队列的第 一 次出现的元素 。 

Object removeLast(): 获取并删除该双端队列的最后一个元素 。

boolean removeLastOccurrence(Object 0): 删除该双端队列的最后 一 次出现的元素 。 

ArrayDeque类

基于数组实现的双端队列，创建 Deque 时同样可指定一个 numElements 参数 ， 该参数用于指定 Object[]数组的长度 ；如果不指定 numElements 参数， Deque 底层数组的长度为 16 。

实例代码

import java.util.ArrayDeque;

/**
 * @author: 随风飘的云
 * @date 2022/03/19 15:15
 */
public class ArrayDequeStack {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        ArrayDeque stack = new ArrayDeque();
        // 依次将三个元素push入"栈"
        stack.push("我要疯狂了。");
        stack.push("JVM结构");
        stack.push("疯狂成人");
        // 输出
        System.out.println(stack);
        // 访问第一个元素，但并不将其pop出"栈"
        System.out.println(stack.peek());
        // 测试结果输出
        System.out.println(stack);
        // pop出第一个元素，
        System.out.println(stack.pop());

        System.out.println(stack);
    }
}

结果：

LinkedList 实现类

LinkedList是一 个List 集合 ，可以根据索引来随机访问集合中的元素 。 除此之外， LinkedList 还实现了 Deque 接口，可以被当成双端队列来使用，因此既可以被当成栈来使用 ，也可以当成队列使用 。

实例代码：

import java.util.LinkedList;

/**
 * @author: 随风飘的云
 * @date 2022/03/19 15:20
 */
public class LinkedListTest {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        LinkedList books = new LinkedList();
        // 将字符串元素加入队列的尾部
        books.offer("疯狂Java讲义");
        // 将一个字符串元素加入栈的顶部
        books.push("轻量级Java EE企业应用实战");
        // 将字符串元素添加到队列的头部（相当于栈的顶部）
        books.offerFirst("疯狂Android讲义");
        // 以List的方式（按索引访问的方式）来遍历集合元素
        for (int i = 0; i < books.size() ; i++ )
        {
    
    
            System.out.println("遍历中：" + books.get(i));
        }
        // 访问、并不删除栈顶的元素
        System.out.println(books.peekFirst());
        // 访问、并不删除队列的最后一个元素
        System.out.println(books.peekLast());
        // 将栈顶的元素弹出“栈”
        System.out.println(books.pop());
        // 下面输出将看到队列中第一个元素被删除
        System.out.println(books);
        // 访问、并删除队列的最后一个元素
        System.out.println(books.pollLast());
        // 下面输出：[轻量级Java EE企业应用实战]
        System.out.println(books);
    }
}

结果：

线性表的性能分析

Java 提供的 List 就是一个线性表接口，而 ArrayList 、 LinkedList 又是线性表的两种典型实现 : 基于数组的线性表和基于链的线性表。 Queue 代表了队列， Deque 代表了双端队列(既可作为队列使用， 也可作为找使用) ，接下来对各种实现类的性能进行分析 。

一般来说，由于数组以一块连续内存区来保存所有的数组元素，所以数组在随机访问时性能最好，所有的内部以数组作为底层实现的集合在随机访问时性能都比较好；而内部以链表作为底层实现的集合在执行插入、删除操作时有较好的性能。但总体来说， ArrayList 的性能比 LinkedList 的性能要好，因此大部分时候都应该考虑使用ArrayList 。

使用List集合建议：

1、 如果需要遍历 List 集合元素，对于 ArrayList 、 Vector 集合，应该使用随机访问方法 (get)
来遍历集合元素，这样性能更好；对于 LinkedList 集合，则应该采用法代器 (lterator) 来遍历集合元素 。

2、 如果需要经常执行插入、删除操作来改变包含大量数据 的 List 集合的大小，可考虑使用LinkedList 集合 。 使用 ArrayList 、 Vector 集合可能需要经常重新分配内部数组的大小， 效果可能较差 。

3、 如果有多个线程需要同 时访问 List 集合中的元素，开发者可考虑使用Collections 将集合包装成线程安全的集合 。