Collection的其它兩大分支：List和Set在前面已近分析過，這篇來分析一下Queue的底層實(shí)現(xiàn)。

前三篇關(guān)于Java容器類的文章：

java容器類1：Collection,List,ArrayList,LinkedList深入解讀

java容器類2：Map及HashMap深入解讀

java容器類3：set/HastSet/MapSet深入解讀

Queue

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public interface Queue<E> extends Collection<E> {boolean add(E var1);boolean offer(E var1);E remove();E poll();E element();E peek(); }

這就是Queue接口的代碼，相比于List或者Set簡潔明了很多。下面介紹一下它里面接口的含義： 在處理元素前用于保存元素的 collection。除了基本的 Collection 操作外，隊(duì)列還提供其他的

插入、提取和檢查

操作。每個(gè)方法都存在兩種形式：

一種拋出異常（操作失敗時(shí)），另一種返回一個(gè)特殊值（null 或 false，具體取決于操作）。

插入操作的后一種形式是用于專門為有容量限制的 Queue 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的；在大多數(shù)實(shí)現(xiàn)中，插入操作不會失敗。 ?

AbstractQueue

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AbstractQueue中實(shí)現(xiàn)了queue和Collection中部分函數(shù)，比較簡單，源碼如下：

public abstract class AbstractQueue<E> extends AbstractCollection<E>implements Queue<E> { protected AbstractQueue() {} public boolean add(E e) {if (offer(e))return true;elsethrow new IllegalStateException("Queue full");}public E remove() {E x = poll();if (x != null)return x;elsethrow new NoSuchElementException();}public E element() {E x = peek();if (x != null)return x;elsethrow new NoSuchElementException();}public void clear() {while (poll() != null);}public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {if (c == null)throw new NullPointerException();if (c == this)throw new IllegalArgumentException();boolean modified = false;for (E e : c)if (add(e))modified = true;return modified;} }

從上面的調(diào)用關(guān)系可以看出來，Queue的解釋中哪些是會拋出異常的調(diào)用，哪些是不會拋出異常的調(diào)用接口。

Deque

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一個(gè)線性 collection，支持在兩端插入和移除元素。名稱 deque 是“double ended queue（雙端隊(duì)列）”的縮寫，通常讀為“deck”。大多數(shù) Deque 實(shí)現(xiàn)對于它們能夠包含的元素?cái)?shù)沒有固定限制，但此接口既支持有容量限制的雙端隊(duì)列，也支持沒有固定大小限制的雙端隊(duì)列。（java 1.6版本中的家扣，1.8中接口有變動(dòng)，但是大概含義相似）

在Java容器類1中介紹了LinkedList，鏈表類其實(shí)實(shí)現(xiàn)了 Deque的接口，所以鏈表支持從頭部和尾部添加和移除元素。

ArrayDeque

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因?yàn)殒湵淼拇鎯Y(jié)構(gòu)可能比較簡單，這里介紹一下ArrayDeque，它的里面存儲元素使用一個(gè)數(shù)組。 作為一個(gè)雙端隊(duì)列的數(shù)組，涉及到擴(kuò)容和元素的拷貝的邏輯可能比較復(fù)雜些。

看一下里面的幾個(gè)構(gòu)造函數(shù)：

public ArrayDeque() {elements =

new Object[16];

}public ArrayDeque(int numElements) {

allocateElements(numElements);

}public ArrayDeque(Collection<? extends E> c) {allocateElements(c.size());addAll(c);}

從構(gòu)造函數(shù)可以看出默認(rèn)的會分配一個(gè)長度為16的數(shù)組。同時(shí)，也支持指定大小的隊(duì)列（這里的allocateElements函數(shù)之前在

java容器類2：Map及HashMap深入解讀? 中已經(jīng)深入分析過，是個(gè)非常精妙的函數(shù)）。下面看一下到底是如何實(shí)現(xiàn)插入？又是如何自動(dòng)擴(kuò)充數(shù)組的?

ArrayQueue中維護(hù)了兩個(gè)成員變量：head和tail分別代表 隊(duì)列的頭和尾在數(shù)組中的下標(biāo)。

/*** The index of the element at the head of the deque (which is the* element that would be removed by remove() or pop()); or an* arbitrary number equal to tail if the deque is empty.*/transient int head;/*** The index at which the next element would be added to the tail* of the deque (via addLast(E), add(E), or push(E)).*/transient int tail;

在隊(duì)列的首部添加元素：

public void addFirst(E e) {if (e == null)throw new NullPointerException();

elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e;

if (head == tail)

doubleCapacity();

}

public void

addLast(E e) {

if

(e ==

null

)

throw new

NullPointerException();elements[tail] = e;

if

( (tail = (tail + 1) & (elements.length - 1)) == head)doubleCapacity(); }

由構(gòu)造函數(shù)和數(shù)組分配的函數(shù)可以知道，數(shù)組的長度肯定是一個(gè)2的冪次方的一個(gè)整數(shù)。

當(dāng)head為大于0的整數(shù)時(shí)，在頭部插入很簡單，將head前一個(gè)元素賦值為e就可以了。那么當(dāng)head為0時(shí)，怎么計(jì)算的？由上面可以看出會插入到數(shù)組的尾部。所以ArrayDeque相當(dāng)于在一個(gè)圓環(huán)上，規(guī)定一個(gè)頭一個(gè)尾作為隊(duì)列的前后（將數(shù)組的首位相連）。

在最后位置添加元素的原理和在首部添加相似。注意判斷是否已滿的 判斷，這里不再分析。

當(dāng)隊(duì)列已經(jīng)滿后，會將數(shù)組的長度double。由于數(shù)組是不能自由擴(kuò)張的，所以doubleCapacity函數(shù)應(yīng)該是分配一個(gè)更大的數(shù)組，并將原來的元素拷貝進(jìn)去，這里不再分析。

總的來說雙端隊(duì)列ArrayDeque是在數(shù)組的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)，原理和實(shí)現(xiàn)都不算復(fù)雜，但是很多邊界調(diào)節(jié)等細(xì)節(jié)可以斟酌。

BlockingQueue

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BlockingQueue是concurrent包下面的，后續(xù)打算寫一個(gè)系列文章專門分析concurrent包下面的類，及一些多線程相關(guān)的東西。

PriorityQueue

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優(yōu)先級隊(duì)列是一個(gè)可以排序的隊(duì)列。內(nèi)部是一個(gè)最大堆，大部分人應(yīng)該了解堆排序，所以對最大堆應(yīng)該不會陌生。

每次讀取元素都是讀取最大的元素（默認(rèn)情況下）。

對外的接口有如下：

方法名功能描述

add(E e)	添加元素
clear()	清空
contains(Object o)	檢查是否包含當(dāng)前參數(shù)元素
offer(E e)	添加元素
peek()	讀取元素，（不刪除）
poll()	取出元素，（刪除）
remove(Object o)	刪除指定元素
size()	返回長度

PriorityQueue 默認(rèn)是一個(gè)最大堆結(jié)構(gòu)，如果想構(gòu)造一個(gè)最小堆：

private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 11; PriorityQueue<Integer> maxHeap=new PriorityQueue<Integer>(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, new Comparator<Integer>() {@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {return o2-o1;}});

關(guān)于堆的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)部分這里不再分析可以參考：https://www.cnblogs.com/tstd/p/5125949.html

c++版的優(yōu)先級隊(duì)列分析：優(yōu)先級隊(duì)列用法詳解（priority_queue）

由于是通過數(shù)組保存數(shù)據(jù)，所以優(yōu)先級隊(duì)列也會涉及到容量的擴(kuò)充等，和HashMap/Setting/Collection的擴(kuò)容原理相同，甚至更簡單，不再分析。PriorityQueue內(nèi)部的操作都是在最大堆的基礎(chǔ)上展開的，閱讀堆的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)資料便可了解。

參考：

http://tool.oschina.net/uploads/apidocs/jdk-zh/java/util/Deque.html

http://www.cnblogs.com/NeilZhang/p/5650226.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的ava容器类4：Queue深入解读的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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