java基础Java的Deque之Deque、BlockingDeque、LinkedBlockingDeque、ArrayDeque

2024 年 04 月 07 日

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在Java集合框架中，Deque接口扮演了一个十分重要的角色。Deque，全称为“Double Ended Queue”，双端队列，是一个线性集合，允许在集合的两端插入和移除元素。Deque接口在Java中具有多种实现，主要包括ArrayDeque和LinkedBlockingDeque，此外在并发包中还有BlockingDeque接口，是Deque的一个扩展，用于并发编程。

Deque接口

Deque接口在Java的java.util包中，是一个双端队列。Deque接口允许我们将元素插入或删除队列的两端。具有队列queue和栈stack的性质，允许在两端进行元素的入队和出队。主要方法包括addFirst、addLast、offerFirst、offerLast、removeFirst、removeLast、pollFirst和pollLast等。

ArrayDeque类

ArrayDeque是Deque接口的一个具体实现，内部使用可变数组支持。它是一个更快的栈实现（与Stack相比）和一个更快的队列实现（与LinkedList相比）。ArrayDeque是不线程安全的，因此在多线程中使用它时，需要外部同步。ArrayDeque不支持存储null元素。

LinkedBlockingDeque类

LinkedBlockingDeque实现了BlockingDeque接口，是一个由链表支持的可选有界双端阻塞队列。此队列的可选容量，在创建时可指定，如果不指定，则默认为 Integer.MAX_VALUE。LinkedBlockingDeque中的阻塞方法遵循BlockingDeque接口的定义，执行插入、移除和获取操作时，如果无法立即执行，则线程会阻塞，等待操作的执行。由于其线程安全的特性，LinkedBlockingDeque在多线程并发环境中使用十分广泛。

BlockingDeque接口

BlockingDeque是Deque的一个扩展，它定义了阻塞操作。它支持等待队列变为可用的操作，包括等待队列中的元素可用，或者队列中有可用的空间插入元素。因此，BlockingDeque在多线程的生产者-消费者场景中非常有用。

使用场景

ArrayDeque：在需要高效进行双端元素操作，且无需线程安全支持的场景中使用ArrayDeque。适用于栈（后进先出）或队列（先进先出）的数据结构实现。
LinkedBlockingDeque：在需要线程安全的生产者-消费者场景中使用LinkedBlockingDeque。比如，在多线程要处理一系列任务，且任务产生和消费的速率不一定相同的情况。

总结

在Java中根据不同需求选择不同的Deque实现是十分重要的。ArrayDeque为非线程安全的高性能双端队列，适合在单线程或者可接受外部同步的环境中使用。而LinkedBlockingDeque则为线程安全的阻塞队列，更适合在并发场景中使用。当实现需要承担高并发任务时，BlockingDeque的实现如LinkedBlockingDeque将是更恰当的选择。

在实际编程中，合理利用Java的Deque和它的具体实现，可以在不同的应用场景中发挥高效和线程安全的队列管理功能。通过了解和比较Deque的不同实现，可以根据应用需求做出适当的技术选型，以支持高效且健壮的应用架构。