队列接口

一个Queue是在处理之前保存元素的集合。除了基本的Collection操作外，队列还提供了额外的插入、删除和检查操作。以下是Queue接口的定义。

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

每个Queue方法都有两种形式：（1）如果操作失败，抛出异常；（2）如果操作失败，则返回一个特殊值（根据操作的不同，可以是null或false）。接口的常规结构如下表所示。

队列通常（但不一定）以先进先出（FIFO）的方式对元素进行排序。优先级队列是一种例外，它根据元素的值进行排序 - 详见对象排序部分）。无论使用什么排序方式，队列的头部元素是通过调用remove或poll方法来删除的。在FIFO队列中，所有新元素都插入到队列的尾部。其他类型的队列可能使用不同的插入规则。每个Queue实现都必须指定其排序属性。

Queue实现可以限制它所保存的元素数量；这种队列称为有界队列。一些java.util.concurrent中的Queue实现是有界的，但java.util中的实现不是。

add方法是Queue从Collection继承的，它插入一个元素，除非它违反了队列的容量限制，否则会抛出IllegalStateException异常。offer方法只用于有界队列，与add方法的区别在于它通过返回false来表示插入元素失败。

remove和poll方法都会移除并返回队列的头部元素。具体移除的是哪个元素是由队列的排序策略决定的。当队列为空时，remove方法会抛出NoSuchElementException异常，而poll方法会返回null。

element和peek方法返回队列的头部元素，但不会将其移除。它们与remove和poll的区别与之相同：如果队列为空，element方法会抛出NoSuchElementException异常，而peek方法会返回null。

Queue实现通常不允许插入null元素。但是，LinkedList实现是一个例外，它被改造成实现Queue接口，并允许插入null元素，但你应该避免利用这一点，因为poll和peek方法会将null作为特殊返回值。

Queue实现通常不定义基于元素的equals和hashCode方法，而是继承自Object的基于身份的版本。

Queue接口没有定义阻塞队列方法，这在并发编程中很常见。这些方法等待元素出现或可用空间，它们被定义在接口java.util.concurrent.BlockingQueue中，该接口扩展了Queue接口。

在下面的示例程序中，使用队列实现了一个倒计时器。队列会预先加载从命令行指定的数字到零的所有整数值，按照降序排列。然后，这些值会在一秒的时间间隔内从队列中移除并打印出来。这个程序是人为的，因为在没有使用队列的情况下做同样的事情更自然，但它展示了在后续处理之前使用队列存储元素的用法。

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);
        }
    }
}

在下面的示例中，使用优先队列对一组元素进行排序。同样，这个程序是人为的，在使用Collections中提供的sort方法更好的情况下，没有理由使用它，但它展示了优先队列的行为。

static <E> List<E> 堆排序(Collection<E> c) {
    Queue<E> 队列 = new PriorityQueue<E>(c);
    List<E> 结果 = new ArrayList<E>();

    while (!队列.isEmpty())
        结果.add(队列.remove());

    return 结果;
}