Java集合 之 Queue集合

什么是Queue集合？

答：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，尾部保存存放时间最短的元素。新元素插入到队列的尾部，取出元素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接口中定义了如下的几个方法：

void add(Object e):　　将指定元素插入到队列的尾部。

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

boolean offer(Object e):　　将指定的元素插入此队列的尾部。当使用容量有限的队列时，此方法通常比add(Object e)有效。　

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

Object poll():　　返回队列头部的元素，并删除该元素。如果队列为空，则返回null。

Object remove():　　获取队列头部的元素，并删除该元素。

Queue接口有一个PriorityQueue实现类。除此之外，Queue还有一个Deque接口，Deque代表一个“双端队列”，双端队列可以同时从两端删除或添加元素，因此Deque可以当作栈来使用。java为Deque提供了ArrayDeque实现类和LinkedList实现类。

1.PriorityQueue实现类

PriorityQueue是一种比较标准的队列实现类，而不是绝对标准的。这是因为PriorityQueue保存队列元素的顺序不是按照元素添加的顺序来保存的，而是在添加元素的时候对元素的大小排序后再保存的。因此在PriorityQueue中使用peek()或pool()取出队列中头部的元素，取出的不是最先添加的元素，而是最小的元素。

public class PriorityQueueTest {
    public static void main(String[] args){
        PriorityQueue pq = new PriorityQueue();
        pq.offer(6);
        pq.add(-3);
        pq.add(20);
        pq.offer(18);
        //输出：[-3, 6, 20, 18]
        System.out.println(pq);
    }
}

PriorityQueue不允许插入null元素，它还需要对队列元素进行排序，PriorityQueue有两种排序方式：

自然排序：采用自然排序的PriorityQueue集合中的元素必须实现Comparator接口，而且应该是一个类的多个实例，否则可能导致ClassCastException异常。

定制排序：创建PriorityQueue队列时，传入一个Comparable对象，该对象负责对所有队列中的所有元素进行排序。采用定制排序不要求必须实现Comparator接口。

2.Dueue接口与ArrayDeque实现类

 Deque接口是Queue接口的子接口，它代表一个双端队列，Deque定义了一些方法：

void addFirst(Object e): 　　将指定元素添加到双端队列的头部。

void addLast(Object e):　　将指定元素添加到双端队列的尾部。

Iteratord descendingItrator():　　返回该双端队列对应的迭代器，该迭代器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 offFirst(Object e):　　将指定元素添加到双端队列的头部。

boolean offLast(OBject e):　　将指定元素添加到双端队列的尾部。

Object peekFirst():　　获取但不删除双端队列的第一个元素；如果双端队列为空，则返回null。

Object PeekLast():　　获取但不删除双端队列的最后一个元素；如果双端队列为空，则返回null。

Object pollFirst():　　获取并删除双端队列的第一个元素；如果双端队列为空，则返回null。

Object pollLast():　　获取并删除双端队列的最后一个元素；如果双端队列为空，则返回null。

Object pop()(栈方法):　　pop出该双端队列所表示的栈的栈顶元素。相当于removeFirst()。

void push(Object e)(栈方法)：　　将一个元素push进该双端队列所表示的栈的栈顶。相当于addFirst()。

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

Object removeFirstOccurence(Object o):　　删除该双端队列的第一次出现的元素o。

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

Object removeLastOccurence(Object o):　　删除该双端队列的最后一次出现的元素o。

public class ArrayDequeTest {
    public static void main(String[] args){
        ArrayDeque queue = new ArrayDeque();
        queue.offer("春");
        queue.offer("夏");
        queue.offer("秋");
        //输出：[春, 夏, 秋]
        System.out.println(queue);
        //输出：春
        System.out.println(queue.peek());
        //输出：[春, 夏, 秋]
        System.out.println(queue);
        //输出：春
        System.out.println(queue.poll());
        //输出：[夏, 秋]
        System.out.println(queue);
        
    }
}

//将双端队列当做栈
public class DequeStack {
    public static void main(String[] args){
        ArrayDeque stack = new ArrayDeque();
        stack.push("春");
        stack.push("夏");
        stack.push("秋");
        //输出：[秋, 夏, 春]
        System.out.println(stack);
        //输出：秋
        System.out.println(stack.peek());
        //输出：[秋, 夏, 春]
        System.out.println(stack);
        //输出：秋
        System.out.println(stack.pop());
        //输出：[夏, 春]
        System.out.println(stack);
    }
}

3.LinkedList实现类

LinkedList是List接口的实现类，因此它可以是一个集合，可以根据索引来随机访问集合中的元素。此外，它还是Duque接口的实现类，因此也可以作为一个双端队列，或者栈来使用。

LinkedList与ArrayList，ArrayDeque的实现机制完全不同，ArrayList和ArrayDeque内部以数组的形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合元素时有较好的性能；而LinkedList以链表的形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合元素时性能较差，但是插入和删除元素时性能比较出色（只需改变指针所指的地址即可），需要指出的是，虽然Vector也是以数组的形式来存储集合但因为它实现了线程同步（而且实现的机制不好），故各方面的性能都比较差。