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[面試要點]Java中Queue的應用

Queue介面與List、Set同一級別,都是繼承了Collection介面。
佇列(queue)是一種常用的資料結構,可以將佇列看做是一種特殊的線性表,該結構遵循的先進先出原則。
Java中,LinkedList實現了Queue介面,因為LinkedList進行插入、刪除操作效率較高
相關常用方法:
boolean offer(E e):將元素追加到佇列末尾,若新增成功則返回true。
E poll():從隊首刪除並返回該元素。
E peek():返回隊首元素,但是不刪除

雙向佇列(Deque),是Queue的一個子介面,雙向佇列是指該佇列兩端的元素既能入隊(offer)也能出隊(poll),如果將Deque限制為只能從一端入隊和出隊,則可實現棧的資料結構。對於棧而言,有入棧(push)和出棧(pop),遵循先進後出原則

阻塞佇列
使用阻塞佇列兩個顯著的好處就是:多執行緒操作共同的佇列時不需要額外的同步,另外就是佇列會自動平衡負載,即那邊(生產與消費兩邊)處理快了就會被阻塞掉,從而減少兩邊的處理速度差距
BlockingQueue 介面的方法

BlockingQueue 具有 4 組不同的方法用於插入、移除以及對佇列中的元素進行檢查。如果請求的操作不能得到立即執行的話,每個方法的表現也不同。這些方法如下:

add 增加一個元索 如果佇列已滿,則丟擲一個IIIegaISlabEepeplian異常
remove 移除並返回佇列頭部的元素 如果佇列為空,則丟擲一個NoSuchElementException異常
element 返回佇列頭部的元素 如果佇列為空,則丟擲一個NoSuchElementException異常

offer 新增一個元素並返回true 如果佇列已滿,則返回false
poll 移除並返問佇列頭部的元素 如果佇列為空,則返回null
peek 返回佇列頭部的元素 如果佇列為空,則返回null

put 新增一個元素 如果佇列滿,則阻塞
take 移除並返回佇列頭部的元素 如果佇列為空,則阻塞

java.util.concurrent包提供了阻塞佇列的4個變種。預設情況下,LinkedBlockingQueue的容量是可指定的(在不指定時容量為Integer.MAX_VALUE),但是也可以選擇指定其最大容量,它是基於連結串列的佇列,此佇列按 FIFO(先進先出)排序元素。

ArrayBlockingQueue在構造時需要指定容量, 並可以選擇是否需要公平性,如果公平引數被設定true,等待時間最長的執行緒會優先得到處理(其實就是通過將ReentrantLock設定為true來 達到這種公平性的:即等待時間最長的執行緒會先操作)。通常,公平性會使你在效能上付出代價,只有在的確非常需要的時候再使用它。它是基於陣列的阻塞迴圈佇列,此佇列按 FIFO(先進先出)原則對元素進行排序。

PriorityBlockingQueue是一個帶優先順序的佇列,而不是先進先出佇列。元素按優先順序順序被移除,該佇列沒有上限(看了一下原始碼,PriorityBlockingQueue是對 PriorityQueue的再次包裝,是基於堆資料結構的,而PriorityQueue是沒有容量限制的,與ArrayList一樣,所以在優先阻塞佇列上put時是不會受阻的。雖然此佇列邏輯上是無界的,但是由於記憶體資源被耗盡,所以試圖執行新增操作可能會導致 OutOfMemoryError),但是如果佇列為空,那麼取元素的操作take就會阻塞,所以它的檢索操作take是受阻的。另外,往入該佇列中的元素要具有比較能力。

DelayQueue(基於PriorityQueue來實現的)是一個存放Delayed 元素的無界阻塞佇列,只有在延遲期滿時才能從中提取元素。該佇列的頭部是延遲期滿後儲存時間最長的 Delayed 元素。如果延遲都還沒有期滿,則佇列沒有頭部,並且poll將返回null。當一個元素的 getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS) 方法返回一個小於或等於零的值時,則出現期滿,poll就以移除這個元素了。此佇列不允許使用 null 元素。

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