使用Queue
队列(Queue
)是一种经常使用的集合。Queue
实际上是实现了一个先进先出(FIFO:First In First Out)的有序表。它和List
的区别在于,List
可以在任意位置添加和删除元素,而Queue
只有两个操作:
- 把元素添加到队列末尾;
- 从队列头部取出元素。
超市的收银台就是一个队列:
在Java的标准库中,队列接口Queue
定义了以下几个方法:
int size()
:获取队列长度;boolean add(E)
/boolean offer(E)
:添加元素到队尾;E remove()
/E poll()
:获取队首元素并从队列中删除;E element()
/E peek()
:获取队首元素但并不从队列中删除。
对于具体的实现类,有的Queue有最大队列长度限制,有的Queue没有。注意到添加、删除和获取队列元素总是有两个方法,这是因为在添加或获取元素失败时,这两个方法的行为是不同的。我们用一个表格总结如下:
throw Exception | 返回false或null | |
---|---|---|
添加元素到队尾 | add(E e) | boolean offer(E e) |
取队首元素并删除 | E remove() | E poll() |
取队首元素但不删除 | E element() | E peek() |
举个栗子,假设我们有一个队列,对它做一个添加操作,如果调用add()
方法,当添加失败时(可能超过了队列的容量),它会抛出异常:
Queue<String> q = ...
try {
q.add("Apple");
System.out.println("添加成功");
} catch(IllegalStateException e) {
System.out.println("添加失败");
}
如果我们调用offer()
方法来添加元素,当添加失败时,它不会抛异常,而是返回false
:
Queue<String> q = ...
if (q.offer("Apple")) {
System.out.println("添加成功");
} else {
System.out.println("添加失败");
}
当我们需要从Queue
中取出队首元素时,如果当前Queue
是一个空队列,调用remove()
方法,它会抛出异常:
Queue<String> q = ...
try {
String s = q.remove();
System.out.println("获取成功");
} catch(IllegalStateException e) {
System.out.println("获取失败");
}
如果我们调用poll()
方法来取出队首元素,当获取失败时,它不会抛异常,而是返回null
:
Queue<String> q = ...
String s = q.poll();
if (s != null) {
System.out.println("获取成功");
} else {
System.out.println("获取失败");
}
因此,两套方法可以根据需要来选择使用。
注意:不要把null
添加到队列中,否则poll()
方法返回null
时,很难确定是取到了null
元素还是队列为空。
接下来我们以poll()
和peek()
为例来说说“获取并删除”与“获取但不删除”的区别。对于Queue
来说,每次调用poll()
,都会获取队首元素,并且获取到的元素已经从队列中被删除了:
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Queue<String> q = new LinkedList<>();
// 添加3个元素到队列:
q.offer("apple");
q.offer("pear");
q.offer("banana");
// 从队列取出元素:
System.out.println(q.poll()); // apple
System.out.println(q.poll()); // pear
System.out.println(q.poll()); // banana
System.out.println(q.poll()); // null,因为队列是空的
}
}
如果用peek()
,因为获取队首元素时,并不会从队列中删除这个元素,所以可以反复获取:
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Queue<String> q = new LinkedList<>();
// 添加3个元素到队列:
q.offer("apple");
q.offer("pear");
q.offer("banana");
// 队首永远都是apple,因为peek()不会删除它:
System.out.println(q.peek()); // apple
System.out.println(q.peek()); // apple
System.out.println(q.peek()); // apple
}
}
从上面的代码中,我们还可以发现,LinkedList
即实现了List
接口,又实现了Queue
接口,但是,在使用的时候,如果我们把它当作List,就获取List的引用,如果我们把它当作Queue,就获取Queue的引用:
// 这是一个List:
List<String> list = new LinkedList<>();
// 这是一个Queue:
Queue<String> queue = new LinkedList<>();
始终按照面向抽象编程的原则编写代码,可以大大提高代码的质量。
小结
队列Queue
实现了一个先进先出(FIFO)的数据结构:
- 通过
add()
/offer()
方法将元素添加到队尾; - 通过
remove()
/poll()
从队首获取元素并删除; - 通过
element()
/peek()
从队首获取元素但不删除。
要避免把null
添加到队列。