使用Java中Queue.poll方法

一、引言

Java中的Queue是一种较为常见的数据结构，它按照一定规则管理着元素，而Queue.poll方法则是其中一个比较重要的方法，本文将从多个角度对其进行介绍和分析。

二、 Queue.poll方法简介

在Java中，Queue是派生自Collection接口的子接口，表示一组线性数据集合，按照先进先出(FIFO)的方式进行操作，并且Queue定义了许多方法来支持这种操作方式，其中最常用的方法就是Queue.poll方法。

Queue.poll方法的功能是移除并返回队列的头部元素；如果队列为空，则返回null。下面是该方法的声明：

public E poll()

我们可以通过以下实例来演示使用Queue.poll方法操作一个Queue对象：

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class QueueExample {

    public static void main(String[] args) {
        Queue queue = new LinkedList();
        queue.add("Java");
        queue.add("Python");
        queue.add("C++");
        queue.add("PHP");

        System.out.println("队列头部元素为："+queue.poll());
        System.out.println("队列头部元素为："+queue.poll());
        System.out.println("队列头部元素为："+queue.poll());
        System.out.println("队列头部元素为："+queue.poll());
        System.out.println("队列头部元素为："+queue.poll());
    }
}

运行结果如下：

队列头部元素为：Java
队列头部元素为：Python
队列头部元素为：C++
队列头部元素为：PHP
队列头部元素为：null

可以看到，Queue.poll方法按照先进先出的规则输出了队列中的元素，当队列为空时，该方法返回null。

三、 Queue.poll方法在多线程中的应用

由于Queue.poll方法的特点是先进先出，所以它在多线程编程领域中的应用较为广泛。如：在生产者/消费者应用中，其中消费者需要不停地从队列中取出元素进行处理，这个时候就可以使用Queue.poll方法，其代码实现可以类比上面进行改编：

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class MultiThreadExample {

    public static void main(String[] args) {
        Queue queue = new LinkedList();

        //生产者线程
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    queue.add("元素");
                }
            }
        }).start();

        //消费者线程
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    System.out.println("消费元素："+queue.poll());
                }
            }
        }).start();
    }
}

在该实例中，消费者线程一直执行，不停地从队列中取出元素进行处理，如果队列为空，则线程阻塞等待。

四、 Queue.poll方法的时间复杂度

在了解Queue.poll方法的时间复杂度之前，先了解下Queue的基本实现方式。在Java中，Queue有两种基本实现方式：

• 链表：队列可以使用链表来实现，这种情况下新元素插入队列尾部，旧元素从队列头部移除。在使用链表时，队列类似于LinkedList，在插入和移除元素时非常快。
• 数组：队列也可以使用数组来实现，这种情况下存储队列元素的数组应该循环。循环数组用于每个入队操作的时间复杂度是O(1)，可是平均情况下，移除操作的时间复杂度是O(n)。这是由于我们需要向前移动元素在数组中。

接下来是Queue.poll方法时间复杂度的介绍，具体情况如下：

• 对于链表实现方式，Queue.poll方法时间复杂度是O(1)。
• 对于数组实现方式，Queue.poll方法的平均时间复杂度是O(n)。

由此可见，在使用Queue时需要根据实际情况选择合适的实现方式以及操作方法。

五、结论

通过本文的介绍，我们可以了解到：

• Queue.poll方法是Queue中一个重要的操作方法，返回并移除队列头部元素。
• Queue.poll方法可以应用于多线程领域，比如生产者/消费者模型的消费者。
• Queue.poll方法的时间复杂度取决于Queue的实现方式，链表实现方式的时间复杂度是O(1)，数组实现方式的平均时间复杂度是O(n)。

参考代码：

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class QueueExample {

    public static void main(String[] args) {
        Queue queue = new LinkedList();
        queue.add("Java");
        queue.add("Python");
        queue.add("C++");
        queue.add("PHP");

        System.out.println("队列头部元素为："+queue.poll());
        System.out.println("队列头部元素为："+queue.poll());
        System.out.println("队列头部元素为："+queue.poll());
        System.out.println("队列头部元素为："+queue.poll());
        System.out.println("队列头部元素为："+queue.poll());
    }
}




import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class MultiThreadExample {

    public static void main(String[] args) {
        Queue queue = new LinkedList();

        //生产者线程
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    queue.add("元素");
                }
            }
        }).start();

        //消费者线程
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    System.out.println("消费元素："+queue.poll());
                }
            }
        }).start();
    }
}