Queue接口用于实现FIFO数据结构,提供add/offer、remove/poll、element/peek两组方法,推荐使用返回特殊值的后者以避免异常;常见实现有LinkedList(链表队列)、ArrayDeque(双端队列)和PriorityQueue(优先级排序),适用于任务调度、BFS遍历及生产者-消费者模式等场景。

在Java中,Queue 接口用于表示先进先出(FIFO)的数据结构。它扩展自 Collection 接口,提供了插入、移除和检查元素的方法,并支持不同实现方式以满足各种使用场景。理解 Queue 的基本操作和常见实现类,是掌握Java集合框架的重要部分。
Queue接口的核心方法
Queue 定义了两组主要方法来处理元素的入队和出队操作,每组对应不同的失败处理方式:
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抛出异常的方法:
- add(e):将元素插入队列,若成功返回 true,空间不足时抛出 IllegalStateException。
- remove():移除并返回队头元素,队列为空时抛出 NoSuchElementException。
- element():返回但不移除队头元素,队列为空时抛出 NoSuchElementException。
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返回特殊值的方法(推荐使用):
- offer(e):插入元素,成功返回 true,失败返回 false(如容量受限)。
- poll():移除并返回队头元素,队列为空时返回 null。
- peek():返回但不移除队头元素,队列为空时返回 null。
实际开发中更推荐使用 offer、poll 和 peek,因为它们能更好地处理边界情况,避免程序意外中断。
常用实现类及其特点
Java 提供了多个 Queue 接口的实现类,适用于不同需求:
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LinkedList:
虽然 LinkedList 是双向链表实现,但它也实现了 Queue 接口,适合做普通队列使用。插入删除效率高,无容量限制。
示例代码:
Queuequeue = new LinkedList();
queue.offer("A");
queue.offer("B");
System.out.println(queue.poll()); // 输出 A -
ArrayDeque:
基于可变数组实现双端队列,性能优于 LinkedList,不支持 null 元素。既可以当队列也可以当栈使用。
创建方式:
Queuequeue = new ArrayDeque(); -
PriorityQueue:
按优先级排序的队列,出队顺序不是插入顺序,而是根据元素自然顺序或自定义 Comparator 决定。注意:不能插入 null,也不支持 null 值比较。
示例(数字从小到大出队):
Queuepq = new PriorityQueue();
pq.offer(5); pq.offer(1); pq.offer(3);
while (!pq.isEmpty()) {
System.out.print(pq.poll() + " "); // 输出 1 3 5
}
实际应用场景举例
队列在编程中用途广泛,以下是一些典型用法:
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任务调度:
系统中常使用队列保存待处理的任务,比如线程池中的工作队列,新任务加入尾部,线程从头部取出执行。
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广度优先搜索(BFS):
在图或树的遍历中,使用队列保存下一层待访问节点,保证逐层展开。
伪代码示意:
Queueq = new LinkedList();
q.offer(root);
while (!q.isEmpty()) {
Node node = q.poll();
// 处理节点
for (Node child : node.children) {
q.offer(child);
}
} -
解耦生产者与消费者:
通过阻塞队列(如 LinkedBlockingQueue),实现多线程环境下安全的数据传递,一方生产数据放入队列,另一方消费数据。
基本上就这些。掌握 Queue 接口的使用方法和不同实现的特点,有助于在实际项目中选择合适的数据结构。关键是根据是否需要排序、是否多线程访问、是否有容量限制等条件做出合理选择。不复杂但容易忽略细节,比如 null 值限制和异常处理方式。










