1.概述
在本教程中，我们将讨论Java的队列接口。
首先，我们将了解Queue的作用及其一些核心方法。接下来，我们将深入研究Java作为标准提供的一些实现。
最后，我们将在结束之前讨论线程安全。
2.可视化队列
让我们从一个简单的类比开始。
想象一下，我们刚刚开了我们的第一家公司——一家热狗摊。我们希望以最有效的方式为我们的小企业服务我们的新潜在客户；一次一个。首先，我们请他们在我们的展台前排好队，新顾客排在后面。由于我们的组织能力，我们现在可以公平地分发美味的热狗。
Java中的队列以类似的方式工作。在我们声明我们的Queue之后，我们可以在后面添加新元素，并从前面删除它们。
事实上，我们在Java中遇到的大多数队列都以先进先出的方式工作——通常缩写为FIFO。
但是，有一个例外我们稍后会谈到。
3.核心方法
Queue声明了许多需要由所有实现类编码的方法。现在让我们概述一些更重要的：
- offer()–在队列中插入一个新元素
- poll()–从队列的前面移除一个元素
- peek()–检查队列前面的元素而不删除它
4.抽象队列
AbstractQueue是Java提供的最简单的Queue实现。它包括一些Queue接口方法的框架实现，不包括offer。
当我们创建一个扩展AbstractQueue类的自定义队列时，我们必须提供一个不允许插入null元素的offer方法的实现。
此外，我们必须提供方法peek、poll、size和java.util的迭代器。
让我们使用AbstractQueue组合一个简单的Queue实现。
首先，让我们用一个LinkedList来定义我们的类来存储我们队列的元素：
public class CustomBaeldungQueue<T> extends AbstractQueue<T> {
private LinkedList<T> elements;
public CustomBaeldungQueue() {
this.elements = new LinkedList<T>();
}
}
接下来，让我们覆盖所需的方法并提供代码：
@Override
public Iterator<T> iterator() {
return elements.iterator();
}
@Override
public int size() {
return elements.size();
}
@Override
public boolean offer(T t) {
if(t == null) return false;
elements.add(t);
return true;
}
@Override
public T poll() {
Iterator<T> iter = elements.iterator();
T t = iter.next();
if(t != null){
iter.remove();
return t;
}
return null;
}
@Override
public T peek() {
return elements.getFirst();
}
太好了，让我们通过快速单元测试检查它是否有效：
customQueue.add(7);
customQueue.add(5);
int first = customQueue.poll();
int second = customQueue.poll();
assertEquals(7, first);
assertEquals(5, second);
4.子接口
Queue接口一般由3个主要的子接口继承。阻塞队列、传输队列和双端队列。
这3个接口共同由绝大多数Java可用队列实现。让我们快速浏览一下这些接口的用途。
4.1.阻塞队列
BlockingQueue接口支持额外的操作，这些操作强制线程根据当前状态在Queue上等待。尝试检索时，线程可能会等待队列非空，或者在添加新元素时等待队列变为空。
标准阻塞队列包括LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue和ArrayBlockingQueue。
有关更多信息，请转至我们关于阻塞队列的文章。
4.2.传输队列
TransferQueue接口扩展了BlockingQueue接口，但针对生产者-消费者模式进行了定制。它控制从生产者到消费者的信息流，在系统中产生背压。
Java附带了TransferQueue接口的一种实现，LinkedTransferQueue。
4.3.德奎斯
Deque是Double-EndedQueue的缩写，类似于一副纸牌——可以从Deque的开头和结尾获取元素。与传统的Queue非常相似，Deque提供了添加、检索和查看位于顶部和底部的元素的方法。
有关Deque工作原理的详细指南，请查看我们的ArrayDeque文章。
5.优先队列
我们之前看到，我们在Java中遇到的大多数队列都遵循FIFO原则。
此规则的一个例外是PriorityQueue。当新元素被插入到优先队列中时，它们会根据它们的自然顺序进行排序，或者通过我们构建优先队列时提供的定义的比较器进行排序。
让我们通过一个简单的单元测试来看看它是如何工作的：
PriorityQueue<Integer> integerQueue = new PriorityQueue<>();
integerQueue.add(9);
integerQueue.add(2);
integerQueue.add(4);
int first = integerQueue.poll();
int second = integerQueue.poll();
int third = integerQueue.poll();
assertEquals(2, first);
assertEquals(4, second);
assertEquals(9, third);
尽管我们的整数被添加到PriorityQueue的顺序，我们可以看到检索顺序根据数字的自然顺序而改变。
我们可以看到同样适用于Strings：
PriorityQueue<String> stringQueue = new PriorityQueue<>();
stringQueue.add("blueberry");
stringQueue.add("apple");
stringQueue.add("cherry");
String first = stringQueue.poll();
String second = stringQueue.poll();
String third = stringQueue.poll();
assertEquals("apple", first);
assertEquals("blueberry", second);
assertEquals("cherry", third);
6.线程安全
将项目添加到队列在多线程环境中特别有用。队列可以在线程之间共享，并用于在空间可用之前阻止进程——帮助我们克服一些常见的多线程问题。
例如，从多个线程写入单个磁盘会造成资源争用，并可能导致写入时间变慢。使用BlockingQueue创建单个写入线程可以缓解此问题并大大提高写入速度。
幸运的是，Java提供了ConcurrentLinkedQueue、ArrayBlockingQueue和ConcurrentLinkedDeque，它们是线程安全的，非常适合多线程程序。
七、总结
在本教程中，我们深入探讨了JavaQueue接口。
首先，我们探讨了Queue的作用，以及Java提供的实现。
接下来，我们了解了队列通常的FIFO原则，以及顺序不同的PriorityQueue。
最后，我们探讨了线程安全以及如何在多线程环境中使用队列。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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