程序员的进阶课-架构师之路(5)-队列
一、队列的定义
队列(queue)是一种特殊的线性表,特殊之处在于它只允许在表的前端(front)进行删除操作,而在表的后端(rear)进行插入操作,和栈一样,队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾,进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时,称为空队列。
队列的数据元素又称为队列元素。在队列中插入一个队列元素称为入队,从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入,在另一端删除,所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除,故队列又称为先进先出(FIFO—first in first out)线性表。
二、队列的示意图
三、队列的实现方式
Queue是一种很常见的数据结构类型,在Java里面Queue是一个接口,它只是定义了一个基本的Queue应该有哪些功能规约。实际上有多个Queue的实现,有的是采用线性表实现,有的基于链表实现。还有的适用于多线程的环境。java中具有Queue功能的类主要有如下几个:AbstractQueue, ArrayBlockingQueue, ConcurrentLinkedQueue, LinkedBlockingQueue, DelayQueue, LinkedList, PriorityBlockingQueue, PriorityQueue和ArrayDeque。
- 单向队列(Queue):只能在一端插入数据,另一端删除数据。
- 双向队列(Deque):队列的两端都可以进行插入数据和删除数据操作。
JDK中几个常见队列之间的类关系图如下:
四、队列的常用方法
public interface Queue<E> extends Collection<E> { boolean add(E e); // 添加元素到队列中,相当于进入队尾排队。超出队列界限时抛异常 boolean offer(E e); //添加元素到队列中,相当于进入队尾排队.超出队列界限时返回falseE remove(); //移除队头元素。超出队列界限时抛异常 E poll(); //移除队头元素.超出队列界限时返回falseE element(); //获取但不移除队列头的元素,如果为空抛NoSuchElementException异常 E peek(); //获取但不移除队列头的元素,队列为空返回null
}
五、Deque的特殊之处
按照我们一般的理解,Deque是一个双向队列,这将意味着它不过是对Queue接口的增强。
如果仔细分析Deque接口代码的话,我们会发现它里面主要包含有4个部分的功能定义。
- 双向队列特定方法定义。
- Queue方法定义。
- Stack方法定义。
- Collection方法定义。
第3,4部分的方法告诉我们,具体实现Deque的类也可以把他们当成Stack和普通的Collection来使用。
六、队列的本质
- a0为队列的第一个元素,只有一个后继
- an为队列的最后一个元素,只有一个前驱
- 除a0和an外的其它元素ai,既有前驱,又有后继
- 队列能够逐项访问和顺序存取
七、你曾经用到的队列
- 消息队列
- 排队进站
- Redis 队列实现秒杀/抢购
八、栈和队列小总结
通过前面讲的栈以及本篇讲的队列这两种数据结构,总结一下:
- 栈、队列通常是用来简化某些程序操作的数据结构,而不是主要作为存储数据的;
- 在这些数据结构中,只有一个数据项可以被访问;
- 栈允许在栈顶压入(插入)数据,在栈顶弹出(移除)数据,但是只能访问最后一个插入的数据项,也就是栈顶元素;
- 队列(单向队列)只能在队尾插入数据,对头删除数据,并且只能访问对头的数据。而且队列还可以实现循环队列,它基于数组,数组下标可以从数组末端绕回到数组的开始位置;
- 这些数据结构都能由数组实现,但是可以用别的机制(后面讲的链表、堆等数据结构)实现。
队列的实现类很多,后面我们会专门看JDK的源码,通过源码来进一步加深对队列的理解和认识。
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参考文章:
- https://blog.csdn.net/f2006116/article/details/51375470
- https://www.cnblogs.com/ciyeer/p/9031480.html
- https://www.cnblogs.com/ysocean/p/7921930.html
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