java数据结构队列进出

### Java 中队列的数据结构及其出入队操作

#### 1. 队列简介
队列是一种遵循先进先出 (FIFO, First In First Out) 原则的线性数据结构。元素按照加入的时间顺序排列，在一端插入新元素（入队），而在另一端移除最早进入的元素（出队）。这种特性使得队列适用于许多实际场景，比如任务调度、缓冲区管理等。

#### 2. 接口定义与基本方法
Java 提供了一个 `Queue` 接口来描述队列的行为模式[^2]。该接口规定了几种核心的操作：

- **入队**: 使用 `add(E e)` 或者 `offer(E e)` 方法可以将指定元素插入到队尾；区别在于当队满时前者会抛异常而后者返回 false。

- **出队**: 可通过调用 `remove()` 和 `poll()` 来取出并移除位于队首的对象实例；同样地，如果遇到空队情况，则分别引发 NoSuchElementException 异常或是简单地给出 null 结果。

- **查看队头而不移除它**: 利用 `element()` 跟 `peek()` 函数可读取当前最前面位置上的项却不改变其所在的位置关系——即不会将其弹出去；一旦发现为空的情形下，前者的反应是触发错误信号而后一种情形则是静默处理成无意义值(null).

// 创建一个基于链表实现的队列对象
Queue<String> queue = new LinkedList<>();
queue.offer("First Item");    // 添加第一个项目至队尾
System.out.println(queue.poll());     // 输出 "First Item", 同时该项目被移除

#### 3. 数组实现方式下的改进方案
考虑到传统数组形式存在资源浪费的问题，可以通过动态调整容量大小的方式来优化性能表现[^4]. 当检测到剩余空间不足时自动扩容，并且允许重复利用已释放的空间部分以提高效率.

另外值得注意的一点是在设计循环队列的时候要特别注意边界条件以及如何有效地追踪头部和尾部指针之间的相对距离变化规律[^1], 这样才能确保算法逻辑正确性和高效运行.

public class CircularArrayQueue<T> {
    private final List<T> elements;
    private int frontIndex;
    private int rearIndex;

    public CircularArrayQueue(int capacity){
        this.elements=new ArrayList<>(Collections.nCopies(capacity,null));
        this.frontIndex=0;
        this.rearIndex=-1;
    }

    public boolean enqueue(T item){
        if ((rearIndex+1)%elements.size()==frontIndex){return false;} // Full condition check.
        rearIndex=(rearIndex+1)%elements.size();
        elements.set(rearIndex,item);
        return true;
    }
}