Queue 接口

Queue 是用于在处理之前保留元素的集合。除了基本的 Collection 操作外，队列还提供额外的插入，移除和检查操作。接下来是 Queue 接口。

public interface Queue<E> extends Collection<E> {
    E element();
    boolean offer(E e);
    E peek();
    E poll();
    E remove();
}

每个 Queue 方法以两种形式存在：(1)如果操作失败，则抛出异常；(2)另一个如果操作失败，则返回特殊值(null 或 false，具体取决于操作)。接口的常规结构在 下表 中说明。

队列通常（但不一定）以 FIFO（先进先出）方式对元素进行排序。例外情况包括优先级队列，优先级队列根据元素的值对元素进行排序 — 有关详细信息，请参见 Object Ordering 部分。无论使用什么排序，队列的头部是通过调用 remove 或 poll 来移除的元素。在 FIFO 队列中，所有新元素都插入队列的尾部。其他类型的队列可能使用不同的放置规则。每个 Queue 实现都必须指定其排序属性。

Queue 实现可以限制它所拥有的元素数量；这样的队列被称为 bounded (有界的)。java.util.concurrent 中的某些 Queue 实现是有界的，但 java.util 中的实现不是。

add 方法，Queue 继承自 Collection，插入一个元素，除非它违反了队列的容量限制，在这种情况下它会抛出 IllegalStateException。offer 方法仅适用于有界队列，与 add 的区别仅在于它通过返回 false 来表示无法插入元素。

remove 和 poll 方法都移除并返回队列的头部。确切地移除哪个元素由队列的排序策略决定。仅当队列为空时，remove 和 poll 方法的行为才有所不同。在这些情况下，remove 抛出 NoSuchElementException，而 poll 返回 null。

element 和 peek 方法返回但不移除队列的头部。它们的区别与 remove 和 poll 完全相同：如果队列为空，element 会抛出 NoSuchElementException，而 peek 返回 null。

Queue 实现通常不允许插入 null 元素。LinkedList 实现是一个例外，它被改进以实现 Queue。由于历史原因，它允许 null 元素，但你应该避免利用这一点，因为 null 被 poll 和 peek 方法用作特殊返回值。

队列实现通常不定义 equals 和 hashCode 方法的基于元素的版本，而是从 Object 继承基于身份的版本。

Queue 接口未定义阻塞队列方法，这在并发编程中很常见。这些等待元素出现或空间可用的方法在接口 java.util.concurrent.BlockingQueue 中定义，继承 Queue。

在以下示例程序中，队列用于实现倒数计时器。队列预先加载了从命令行上指定的数字到 0 的所有整数值，按降序排列。然后，从队列中移除值并以一秒的间隔打印。该程序是人为的，因为在不使用队列的情况下执行相同的操作会更自然，但它说明了在后续处理之前使用队列来存储元素。

import java.util.*;

public class Countdown {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        int time = Integer.parseInt(args[0]);
        Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();

        for (int i = time; i >= 0; i--)
            queue.add(i);

        while (!queue.isEmpty()) {
            System.out.println(queue.remove());
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

在以下示例中，优先级队列用于对元素集合进行排序。同样，这个程序是人为的，因为没有理由使用它来支持 Collections 中提供的 sort 方法，但它说明了优先级队列的行为。

static <E> List<E> heapSort(Collection<E> c) {
    Queue<E> queue = new PriorityQueue<E>(c);
    List<E> result = new ArrayList<E>();

    while (!queue.isEmpty())
        result.add(queue.remove());

    return result;
}