使用Queue

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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：

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。