Java Queue实现：PriorityQueue与ArrayDeque详解

在Java编程中，Queue和Deque是两种重要的数据结构，用于处理先进先出（FIFO）或后进先出（LIFO）的元素。Queue接口是Java集合框架中的一个核心接口，主要用于实现基于FIFO的工作线程模型，而Deque则提供了一种双端队列的能力，支持从两端进行元素的添加和删除。本文将详细介绍两个关键的Queue实现类：PriorityQueue和ArrayDeque。 首先，我们来看PriorityQueue。这是一个基于堆的优先队列，其数据结构允许元素按照自定义的比较器或者自然顺序进行排序。1. PriorityQueue的数据结构包括一个内部的二叉堆，用于维护元素的优先级。在插入元素时，会将其插入到堆中保持堆的性质。移除元素时，总是返回堆顶（即优先级最高的）元素，实现了高效地处理优先级任务。构造方法根据给定的Comparator或自然顺序初始化堆，常用方法包括插入元素（如add(E e)）、移除堆顶元素（如poll()）以及移除指定优先级的元素（如remove(Object o)）。 ArrayDeque则是另一种重要的Queue实现，它是一个双端队列，具有在队列两端添加和删除元素的能力。ArrayDeque不允许存储null元素，因为它使用数组底层实现，通过成员变量tail和head来跟踪队列的尾部和头部。ArrayDeque的构造方法可以根据初始容量创建数组，扩容时会自动扩展数组长度。与LinkedList相比，当用作队列时，由于其数组底层，访问性能更高。ArrayDeque还支持双向迭代器，可以从前向后或从后向前遍历。然而，它没有实现List、RandomAccess、ListIterator接口，这意味着不能直接通过索引访问元素，只能通过迭代器进行操作，适合于队列、栈和堆栈等场景。 ArrayDeque的实现是通过循环队列来增强性能的，例如，当在队列末尾添加元素时，会将tail更新为下一个可用位置，同时考虑到数组的边界。源码中提供了如`addFirst()`和`addLast()`这样的方法，它们分别将元素添加到队列的头部和尾部，同时确保循环队列的正确性。 Queue接口和Deque接口下的实现提供了灵活的队列操作，适用于不同的应用场景。PriorityQueue适用于优先级排序的任务，而ArrayDeque则提供高效的双端操作，适合需要频繁在队列两端进行插入和删除的场景。学习和理解这些类的源码有助于深入理解Java集合框架的设计和实现细节。参考文献和源码分析部分，可以帮助开发者更深入地研究这些类的内部工作原理。