在Java的数据结构中，队列是一种常用的数据结构。队列是一种先进先出(FIFO)的数据结构，意味着先加入的元素会先被取出。Java中的Queue接口是一个抽象出的队列集合，提供了一系列操作方法实现队列的功能。本文将重点介绍Java Queue的实现原理。
一、Queue简介
Queue是Java提供的一种队列集合，它是一种与List和Set类似的集合，但是操作方式与它们有很大的不同。Queue是一个接口，提供了很多实现队列的方法，例如添加，删除，查询，插入等操作。Queue的常见实现类有PriorityQueue，ArrayDeque等。
在Queue中，元素的添加和删除都是在队列的两端进行的，添加元素在队列的末尾，而取出元素则是在队列的头部进行。Queue的头部相关方法有remove(), poll(), element(), peek()等，底部相关方法有add(), offer()等。
当Queue满时，Java队列也提供了相关的异常处理，例如add()和offer()方法在Queue已经满的情况下就会报错，而put()则会等待空间释放。当Queue为空时，remove()和poll()方法会抛出异常，而element()和peek()则会返回null值。
二、ArrayDeque实现原理
ArrayDeque是Java中实现了Deque接口的队列集合类，它的底层是一个可调大小的Object[]数组。ArrayDeque既可以作为队列使用，也可以作为栈使用。
往ArrayDeque中添加元素的方法有addFirst(), addLast(), offerFirst(), offerLast()，它们可以在双向队列的头部或者尾部添加元素。当添加元素时，如果发现数组不够用进行元素的添加，ArrayDeque会自动引发数组扩容，扩容的规律为原来数组长度的两倍。同时，在移除元素时，如果元素数量小于数组长度的四分之一，ArrayDeque会自动进行缩容，缩容的规律为数组长度的二分之一。
ArrayDeque的实现在大部分方法上都是调用相关的Object[]数组方法来实现的，在添加元素时，ArrayDeque直接将元素添加到数组尾部，而移除元素时则是从数组的头部或尾部取出一个元素。在大部分情况下，ArrayDeque都是具有较高的性能表现的。
三、PriorityQueue实现原理
PriorityQueue是一种基于优先级的队列，它用于指定元素的顺序，从而保证队列中的元素是有序的。PriorityQueue中的元素通常是可比较的对象。
PriorityQueue基于一个堆(heap)数据结构实现。在实现PriorityQueue时，默认情况下，Java使用小顶堆(min-heap)实现，即堆的根节点为最小元素。在添加元素时，PriorityQueue会将元素通过堆的规则添加到合适的位置，而在移除元素时，则始终移除最小的元素。在大部分情况下，PriorityQueue的性能表现是比较优秀的。
PriorityQueue与ArrayDeque最大的不同之处在于，PriorityQueue是基于元素的排序规则排序，而ArrayDeque只是简单的FIFO队列。
四、代码示例
使用ArrayDeque实现队列：
Deque<String> queue = new ArrayDeque();
queue.add("Java");
queue.add("is");
queue.add("a");
queue.add("good");
queue.add("language");
while(!queue.isEmpty()) {
System.out.println(queue.remove());
}
使用PriorityQueue实现队列：
PriorityQueue<String> queue = new PriorityQueue();
queue.add("is");
queue.add("good");
queue.add("Java");
queue.add("a");
queue.add("language");
while(!queue.isEmpty()) {
System.out.println(queue.remove());
}
总结
本文介绍了Java Queue的实现原理，主要介绍了Java集合中Queue接口的相关方法及其实现类，包括ArrayDeque和PriorityQueue。其中，ArrayDeque的底层实现是基于Object[]数组的，而PriorityQueue则是基于堆数据结构实现的。
在应用过程中，更多的时候是使用Java集合中的一些常用队列实现类，而不是直接使用Queue接口。无论是使用ArrayDeque还是PriorityQueue，都需要根据实际的需求选择合适的队列集合实现类。
原创文章，作者：小蓝，如若转载，请注明出处：https://www.506064.com/n/195603.html
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