Java中常见队列举例详解(非线程安全)

 更新时间:2025年06月09日 11:53:02   作者:m2442600094_  
队列用于模拟队列这种数据结构,队列通常是指先进先出的容器,这篇文章主要介绍了Java中常见队列(非线程安全)的相关资料,文中通过代码介绍的非常详细,需要的朋友可以参考下

一.队列定义

在 Java 中,队列(Queue) 是一种遵循 先进先出(FIFO) 原则的数据结构,可以通过 java.util.Queue 接口及其实现类来使用。

 二.常见接口

  • 添加元素

    • boolean add(E e): 添加元素,若队列满则抛出异常。

    • boolean offer(E e): 添加元素,队列满时返回 false

  • 移除元素

    • E remove(): 移除并返回队首元素,队列空时抛出异常。

    • E poll(): 移除并返回队首元素,队列空时返回 null

  • 查看队首元素

    • E element(): 返回队首元素但不移除,队列空时抛出异常。

    • E peek(): 返回队首元素但不移除,队列空时返回 null

 三.常见实现类

3.1 ArrayDeque

3.1.1 实现原理

* 基于数组进行实现
* 不允许添加null元素
* 在两端插入和删除元素的性能较好,时间复杂度为O(1)
* 没有容量限制,会根据需要自动扩容。

3.1.2 方法图解 

3.1.3 demo代码

public class ArrayDequeDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        ArrayDeque<Integer> deque = new ArrayDeque<>();
        for(int i = 7 ; i >=0 ; i--){
            deque.addFirst(i);
        }
        for (int i = 8 ; i < 15 ; i++){
            deque.addLast(i);
        }
        show(deque);
        deque.addLast(15);
        show(deque);
    }
    public static void show(ArrayDeque<Integer> deque) throws Exception{
        Field elements = ArrayDeque.class.getDeclaredField("elements");
        elements.setAccessible(true);
        System.out.println(JSONObject.toJSONString(elements.get(deque)));
        System.out.println(((Object[])( elements.get(deque))).length);
        Field head = ArrayDeque.class.getDeclaredField("head");
        head.setAccessible(true);
        System.out.println(JSONObject.toJSONString(head.get(deque)));
        Field tail = ArrayDeque.class.getDeclaredField("tail");
        tail.setAccessible(true);
        System.out.println(JSONObject.toJSONString(tail.get(deque)));
    }
}

3.2 LinkedList

3.1.1 实现原理

* 基于链表实现
* 允许添加null元素
* 在插入和删除元素时性能较好,时间复杂度为O(1)

3.1.2 demo代码

public class LinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<Integer> queue = new LinkedList<>();
        for(int i = 0 ; i < 20 ; i++){
            queue.add((int)(Math.random()*1000));
            queue.addFirst(i);
            queue.addLast(i);
        }
        while (!queue.isEmpty()){
            System.out.println(queue.poll());
        }
        System.out.println(queue.poll());
    }
}

3.3 PriorityQueue

3.1.1 实现原理

* 基于二叉堆(通常是最小堆)实现

3.1.2 demo代码

public class PriorityQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<>(Integer::compareTo);
        for(int i = 0 ; i < 20 ; i++){
            queue.add((int)(Math.random()*1000));
        }
        while (!queue.isEmpty()){
            System.out.println(queue.poll());
        }
        System.out.println(queue.poll());
    }

}

3.1.3 最小堆demo代码

class MinHeap{
    private final List<Integer> heap;
    public MinHeap(){
        heap = new ArrayList<>();
    }
    //左子节点
    private int leftChild(int i){
        return 2*i+1;
    }
    //右子节点
    private int rightChild(int i){
        return 2*i+2;
    }
    //父节点
    private int parent(int i){
        return (i-1)/2;
    }
    //插入节点
    public void insert(int x){
        heap.add(x);
        int index = heap.size()-1;
        //上浮节点
        while(index > 0 && heap.get(index) < heap.get(parent(index))){
            swap(index, parent(index));
            index = parent(index);
        }
    }
    //交换节点
    private void swap(int i, int j) {
        int temp = heap.get(i);
        heap.set(i, heap.get(j));
        heap.set(j, temp);
    }
    //删除最小节点
    public int deleteMin(){
        if(heap.isEmpty()){
            throw new RuntimeException("堆为空");
        }
        if (heap.size() == 1){
            return heap.remove(0);
        }
        int min = heap.get(0);
        heap.set(0,heap.remove(heap.size()-1));
        minHeapify(0);
        return min;
    }
    //更新指定节点的最小树
    public void minHeapify(int i){
        //左子节点
        int left = leftChild(i);
        //右子节点
        int right = rightChild(i);
        //最小节点
        int smallest = i;
        //计算左节点
        if(left < heap.size() && heap.get(left) < heap.get(smallest)){
            smallest = left;
        }
        //计算右节点
        if(right < heap.size() && heap.get(right) < heap.get(smallest)){
            smallest = right;
        }
        if (smallest != i){
            swap(i, smallest);
            minHeapify(smallest);
        }
    }
}

3.4 优缺点

实现类优点缺点使用场景
LinkedList

1.支持双端操作

2.动态扩容,无容量限制

1.非线程安全

2.链表结构导致内存占用较高

1.需要双端队列操作(如栈或队列)

2.单线程环境下需要快速插入/删除

ArrayDeque

1.基于数组实现,内存连续,访问效率高

2.默认初始容量较小,动态扩容效率优于 LinkedList

1.非线程安全

2.容量固定时扩容需要复制数组

1.高频次队列操作(如广度优先搜索)

2.替代 Stack 类实现栈(性能更优)

PriorityQueue

1.元素按优先级排序

2.基于堆结构,插入/删除时间复杂度为 O(log n)

1.非线程安全

2.遍历顺序不保证按优先级排序

1.任务调度(按优先级处理)

2.合并多个有序数据流。

总结

到此这篇关于Java中常见队列的文章就介绍到这了,更多相关JAVA常见队列内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

相关文章

  • SpringCloud之Zuul网关原理及其配置讲解

    SpringCloud之Zuul网关原理及其配置讲解

    这篇文章主要介绍了SpringCloud之Zuul网关原理及其配置讲解,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教
    2022-03-03
  • java调用process线程阻塞问题的解决

    java调用process线程阻塞问题的解决

    这篇文章主要介绍了java调用process线程阻塞问题的解决,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教
    2021-06-06
  • springcloud微服务基于redis集群的单点登录实现解析

    springcloud微服务基于redis集群的单点登录实现解析

    这篇文章主要介绍了springcloud微服务基于redis集群的单点登录实现解析,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
    2019-09-09
  • java Stream流常见操作方法(反射,类加载器,类加载,反射)

    java Stream流常见操作方法(反射,类加载器,类加载,反射)

    这篇文章主要介绍了java Stream流常见操作方法(反射,类加载器,类加载,反射),文章围绕主题展开详细的内容介绍,展开详细的内容介绍,具有一定参考价值,感兴趣的小伙伴可以参考一下
    2022-06-06
  • Java中的SimpleDateFormat的线程安全问题详解

    Java中的SimpleDateFormat的线程安全问题详解

    这篇文章主要介绍了Java中的SimpleDateFormat的线程安全问题详解,sonar 是一个代码质量管理工具,SonarQube是一个用于代码质量管理的开放平台,为项目提供可视化报告, 连续追踪项目质量演化过程,需要的朋友可以参考下
    2024-01-01
  • Java HttpURLConnection使用方法详解

    Java HttpURLConnection使用方法详解

    这篇文章主要为大家详细介绍了Java HttpURLConnection使用方法,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
    2017-11-11
  • Spring启动后获取所有拥有特定注解的Bean实例代码

    Spring启动后获取所有拥有特定注解的Bean实例代码

    这篇文章主要介绍了Spring启动后获取所有拥有特定注解的Bean实例代码,分享了相关代码示例,小编觉得还是挺不错的,具有一定借鉴价值,需要的朋友可以参考下
    2018-02-02
  • Java接口和抽象类的区别深入剖析

    Java接口和抽象类的区别深入剖析

    这篇文章主要介绍了Java接口和抽象类的区别,对于Java的初学者来说是需要准确掌握的概念!
    2014-07-07
  • 详解JNI到底是什么

    详解JNI到底是什么

    JNI是Java Native Interface的缩写,通过使用 Java本地接口书写程序,可以确保代码在不同的平台上方便移植。从Java1.1开始,JNI标准成为java平台的一部分,它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互
    2021-06-06
  • Java 浅谈 高并发 处理方案详解

    Java 浅谈 高并发 处理方案详解

    这篇文章主要介绍了浅谈Java高并发解决方案以及高负载优化方法,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教
    2021-09-09

最新评论