{"id":28761,"date":"2022-04-20T17:01:32","date_gmt":"2022-04-20T15:01:32","guid":{"rendered":"https:\/\/www.happycoders.eu\/?p=28761"},"modified":"2024-11-27T15:12:14","modified_gmt":"2024-11-27T14:12:14","slug":"java-queue","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.happycoders.eu\/de\/algorithmen\/java-queue\/","title":{"rendered":"Queue-Interface in Java (mit Beispiel)"},"content":{"rendered":"\n

Das JDK enth\u00e4lt seit Java 5.0 das Interface java.util.Queue<\/code> und mehrere Queue-Implementierungen, die sich in diversen Eigenschaften (wie bounded\/unbounded, blocking\/non-blocking, threadsicher\/nicht threadsicher) unterscheiden.<\/p>\n\n\n\n

Auf all diese Eigenschaften werde ich im weiteren Verlauf dieses Tutorials eingehen.<\/p>\n\n\n\n

Java Queue Klassenhierarchie<\/h2>\n\n\n\n

Bevor ich die Java-Queue im Detail vorstelle, m\u00f6chte ich einen \u00dcberblick in Form eines UML-Klassendiagramms geben:<\/p>\n\n\n

\n
\"Java
Java Queue Klassenhierarchie<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Das BlockingQueue-Interface<\/a> werde ich im n\u00e4chsten Teil des Tutorials beschreiben.<\/p>\n\n\n\n

Die konkreten Queue-Klassen ConcurrentLinkedQueue<\/a>, PriorityQueue<\/a>, ArrayBlockingQueue<\/a>, DelayQueue<\/a>, LinkedBlockingQueue<\/a>, PriorityBlockingQueue<\/a> und SynchronousQueue<\/a> folgen im Anschluss. Das TransferQueue<\/code>-Interface erkl\u00e4re ich zusammen mit der LinkedTransferQueue<\/a>. <\/p>\n\n\n\n

Du kannst zu den entsprechenden Teilen jederzeit \u00fcber die Tutorial-Navigation am rechten Rand springen.<\/p>\n\n\n\n

Die grau eingezeichneten Interfaces Deque<\/code> und BlockingDeque<\/code> mitsamt ihren Implementierungen werden in der Tutorial-Serie \"Deques\"<\/a> behandelt.<\/p>\n\n\n\n

Java Queue Methoden<\/h2>\n\n\n\n

Das Queue-Interface definiert sechs Methoden zum Einf\u00fcgen, Entnehmen und Betrachten von Elementen. F\u00fcr jede der drei Queue-Operationen \"Enqueue\", \"Dequeue\" und \"Peek\" definiert das Interface jeweils zwei Methoden: eine die im Fehlerfall eine Exception wirft und eine die einen speziellen Wert (false<\/code> oder null<\/code>) zur\u00fcckliefert.<\/p>\n\n\n\n

Methoden zum Einf\u00fcgen in die Queue<\/h3>\n\n\n\n

Zun\u00e4chst ein grafischer \u00dcberblick \u00fcber die Enqueue-Methoden:<\/p>\n\n\n

\n
\"Methoden
Methoden zum Einf\u00fcgen in eine Queue<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Queue.add()<\/h4>\n\n\n\n

Diese Methode ist bereits im Collection<\/code>-Interface definiert und f\u00fcgt ein Element in die Queue ein. Bei Erfolg gibt die Methode true<\/code> zur\u00fcck. Wenn eine gr\u00f6\u00dfenbeschr\u00e4nkte Queue voll ist, wirft diese Methode eine IllegalStateException<\/code>.<\/p>\n\n\n\n

Queue.offer()<\/h4>\n\n\n\n

offer()<\/code> f\u00fcgt wie add()<\/code> ein Element in die Queue ein und gibt bei Erfolg true<\/code> zur\u00fcck. Wenn eine gr\u00f6\u00dfenbeschr\u00e4nkte Queue voll ist, gibt diese Methode false<\/code> zur\u00fcck anstatt eine IllegalStateException<\/code> zu werfen.<\/p>\n\n\n\n

Methoden zum Entnehmen aus der Queue<\/h3>\n\n\n\n

Auch f\u00fcr die Dequeue-Methoden zun\u00e4chst ein grafischer \u00dcberblick:<\/p>\n\n\n

\n
\"Methoden
Methoden zum Entfernen aus einer Queue<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Queue.remove()<\/h4>\n\n\n\n

remove()<\/code> entnimmt das Element vom Kopf der Queue. Ist die Queue leer, wirft die Methode eine NoSuchElementException<\/code>.<\/p>\n\n\n\n

Queue.poll()<\/h4>\n\n\n\n

Auch poll()<\/code> entnimmt das Element am Kopf der Queue. Anders als remove()<\/code> wirft die Methode bei einer leeren Queue keine Exception, sondern gibt null<\/code> zur\u00fcck.<\/p>\n\n\n\n

Methoden zum Betrachten des Kopf-Elements<\/h3>\n\n\n\n

Und wieder zun\u00e4chst ein \u00dcberblick \u00fcber Methoden:<\/p>\n\n\n

\n
\"Methoden
Methoden zum Betrachten des Kopf-Elements einer Queue<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Queue.element()<\/h4>\n\n\n\n

Die element()<\/code>-Methode gibt das Element vom Kopf der Queue zur\u00fcck, ohne es aus der Queue zu entnehmen. Ist die Queue leer, wird eine NoSuchElementException<\/code> geworfen.<\/p>\n\n\n\n

Queue.peek()<\/h4>\n\n\n\n

Genau wie element()<\/code> gibt auch peek()<\/code> das Kopf-Element zur\u00fcck, ohne es aus der Queue zu entfernen. Bei einer leeren Queue gibt diese Methode allerdings \u2013 genau wie poll()<\/code> \u2013 null<\/code> zur\u00fcck.<\/p>\n\n\n\n

Queue-Methoden \u2013 Zusammenfassung<\/h3>\n\n\n\n

Die folgende Tabelle zeigt noch einmal die sechs Methoden gruppiert nach Operation und Art der Fehlerbehandlung:<\/p>\n\n\n\n

<\/th>im Fehlerfall:
Exception<\/th>		im Fehlerfall:
R\u00fcckgabewert<\/th><\/tr><\/thead>
Element anh\u00e4ngen (enqueue<\/em>):<\/td>add(E e)<\/code><\/td>offer(E e)<\/code><\/td><\/tr>
Element entnehmen (dequeue<\/em>):<\/td>remove()<\/code><\/td>poll()<\/code><\/td><\/tr>
Element ansehen (peek<\/em>):<\/td>element()<\/code><\/td>peek()<\/code><\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Wie erzeugt man eine Queue?<\/h2>\n\n\n\n

java.util.Queue<\/code> ist ein Interface. Ein Interface kann nicht instatiiert werden, da es lediglich beschreibt, welche Methoden eine Klasse anbietet, jedoch keine Implementierungen dieser Methoden beinhaltet.<\/p>\n\n\n\n

Was passiert, wenn man es dennoch versucht?<\/p>\n\n\n

public<\/span> class<\/span> QueueTest<\/span> <\/span>{\n  public<\/span> static<\/span> void<\/span> main<\/span>(String[] args)<\/span> <\/span>{\n    Queue<Integer> queue = new<\/span> Queue<>(); \/\/ <-- Don't do this!<\/span>\n  }\n}<\/code><\/span>Code-Sprache:<\/span> Java<\/span> (<\/span>java<\/span>)<\/span><\/small><\/pre>\n\n\n
Beim Versuch diesen Code zu compilieren w\u00fcrdest du folgende Fehlermeldung sehen:<\/p>\n\n\n
QueueTest.java:5: error: Queue is abstract; cannot be instantiated\n    Queue<Integer> queue = new Queue<>(); \/\/ <-- Don't do this!\n                           ^\n1 error<\/code><\/span>Code-Sprache:<\/span> Klartext<\/span> (<\/span>plaintext<\/span>)<\/span><\/small><\/pre>\n\n\n
Daher muss eine der konkreten Queue-Implementierungen ausgew\u00e4hlt werden, z. B. die ConcurrentLinkedQueue<\/code>:<\/p>\n\n\n
Queue<Integer> queue = new<\/span> ConcurrentLinkedQueue<>();<\/code><\/span>Code-Sprache:<\/span> Java<\/span> (<\/span>java<\/span>)<\/span><\/small><\/pre>\n\n\n
(Die verschiedenen Queue-Klassen werden in weiteren Teilen des Tutorials erl\u00e4utert. Im letzten Teil findest du eine Entscheidungshilfe, wann du welche Implementierung verwenden solltest.)<\/p>\n\n\n\n
Beispiel: Wie benutzt man eine Queue?<\/h2>\n\n\n\n
Das folgende Beispiel zeigt, wie man eine Queue erstellt, wie man diese mit einigen Werten bef\u00fcllt, und wie man die Werte wieder entnimmt. Du findest den Beispiel-Code auch auf GitHub<\/a>.<\/p>\n\n\n
public<\/span> class<\/span> JavaQueueDemo<\/span> <\/span>{\n  public<\/span> static<\/span> void<\/span> main<\/span>(String[] args)<\/span> <\/span>{\n    \/\/ 1.<\/span>\n    Queue<Integer> queue = new<\/span> ConcurrentLinkedQueue<>();\n\n    \/\/ 2.<\/span>\n    for<\/span> (int<\/span> i = 1<\/span>; i <= 5<\/span>; i++) {\n      queue.offer(i);\n      System.out.println(\"queue.offer(\"<\/span> + i + \") --> queue = \"<\/span> + queue);\n    }\n\n    System.out.println();\n\n    \/\/ 3.<\/span>\n    System.out.println(\"queue.peek() = \"<\/span> + queue.peek());\n\n    System.out.println();\n\n    \/\/ 4.<\/span>\n    while<\/span> (!queue.isEmpty()) {\n      System.out.println(\"queue.poll() = \"<\/span> + queue.poll() + \" --> queue = \"<\/span> + queue);\n    }\n\n    System.out.println();\n\n    \/\/ 5.<\/span>\n    System.out.println(\"queue.poll() = \"<\/span> + queue.poll());\n    System.out.println(\"queue.peek() = \"<\/span> + queue.peek());\n  }\n}\n<\/code><\/span>Code-Sprache:<\/span> Java<\/span> (<\/span>java<\/span>)<\/span><\/small><\/pre>\n\n\n
Das Programm tut folgendes (die Numerierung verweist auf die Kommentare im Quellcode):<\/p>\n\n\n\n
  1. Es erstellt eine Queue. Welche du benutzt, ist f\u00fcr dieses Beispiel irrelevant, da es keine speziellen Queue-Eigenschaften erfordert. Wir verwenden die ConcurrentLinkedQueue<\/code>.<\/li>
  2. Die Werte 1 bis 5 werden mit Queue.offer()<\/code> in die Queue geschrieben. Der Inhalt der Queue wird nach jedem Einf\u00fcgen angezeigt.<\/li>
  3. Wir betrachten mit Queue.peek()<\/code> das Kopf-Element der Queue.<\/li>
  4. Solange die Queue Elemente enth\u00e4lt (dies pr\u00fcfen wir mit der isEmpty()<\/code>-Methode, die das Queue<\/code>-Interface von Collection<\/code> erbt), werden diese mit Queue.poll()<\/code> entnommen und angezeigt. Danach wird jeweils wieder der gesamte Inhalt der Queue angezeigt.<\/li>
  5. Nachdem die Queue geleert wurde, werden noch einmal die R\u00fcckgabewerte von poll()<\/code> und peek()<\/code> angezeigt.<\/li><\/ol>\n\n\n\n
    Das Programm gibt folgendes aus:<\/p>\n\n\n
    queue.offer(1) --> queue = [1]\nqueue.offer(2) --> queue = [1, 2]\nqueue.offer(3) --> queue = [1, 2, 3]\nqueue.offer(4) --> queue = [1, 2, 3, 4]\nqueue.offer(5) --> queue = [1, 2, 3, 4, 5]\n\nqueue.peek() = 1\n\nqueue.poll() = 1 --> queue = [2, 3, 4, 5]\nqueue.poll() = 2 --> queue = [3, 4, 5]\nqueue.poll() = 3 --> queue = [4, 5]\nqueue.poll() = 4 --> queue = [5]\nqueue.poll() = 5 --> queue = []\n\nqueue.poll() = null\nqueue.peek() = null<\/code><\/span>Code-Sprache:<\/span> Klartext<\/span> (<\/span>plaintext<\/span>)<\/span><\/small><\/pre>\n\n\n
    Es ist sehr gut zu sehen, wie die Elemente in derselben Reihenfolge entnommen werden, wie sie eingef\u00fcgt wurden (First-in-First-out \u2013 FIFO).<\/p>\n\n\n\n
    Zusammenfassung und Ausblick<\/h2>\n\n\n\n
    In diesem Teil des Tutorials hast du das Queue<\/code>-Interface von Java kennengelernt. Anhand eines Beispiels hast du gesehen, wie man die Java-Queue benutzt.<\/p>\n\n\n\n
    Im n\u00e4chsten Teil schauen wir uns das Interface \"BlockingQueue\"<\/a> genauer an. Dort werde ich auch den Unterschied zwischen bounded und unbounded bzw. blocking und non-blocking Queues erkl\u00e4ren.<\/p>\n\n\n\n
    Danach werden wir alle Queue-Implementierungen des JDK einzeln betrachten. Anhand deren besonderer Eigenschaften werde ich dir erkl\u00e4ren, wann man welche Implementierung einsetzen sollte.<\/p>\n\n\n\n
    Wenn du noch Fragen hast, stelle sie gerne \u00fcber die Kommentar-Funktion. M\u00f6chtest du \u00fcber neue Tutorials und Artikel informiert werden? Dann klicke hier<\/a>, um dich f\u00fcr den HappyCoders.eu-Newsletter anzumelden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
    Wie erstellt und benutzt man eine Queue in Java? Welche Methoden bietet das Queue-Interface? Mit Beispiel-Code!<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":29401,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"none","_seopress_titles_title":"","_seopress_titles_desc":"Wie erstellt und benutzt man eine Queue in Java? Welche Methoden bietet das Queue-Interface? Welche Queues gibt es? Mit Beispiel-Code!","_seopress_robots_index":"","_uag_custom_page_level_css":"","_wp_convertkit_post_meta":{"form":"-1","landing_page":"","tag":"0","restrict_content":"0"},"_metis_text_type":"standard","_metis_text_length":7613,"_post_count":0,"footnotes":""},"categories":[127],"tags":[192],"class_list":["post-28761","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-algorithmen","tag-datenstrukturen-queue"],"uagb_featured_image_src":{"full":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b.jpg",1770,986,false],"thumbnail":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b.jpg",150,84,false],"medium":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b.jpg",300,167,false],"medium_large":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b.jpg",768,428,false],"large":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b.jpg",1024,570,false],"feature_thumb_224":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b-224x125.jpg",224,125,true],"feature_thumb_336":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b-336x187.jpg",336,187,true],"feature_thumb_504":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b-504x281.jpg",504,281,true],"feature_thumb_672":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b-672x374.jpg",672,374,true],"half_400":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b-400x223.jpg",400,223,true],"half_600":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b-600x334.jpg",600,334,true],"full_800":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b-800x446.jpg",800,446,true],"full_944":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b-944x526.jpg",944,526,true],"full_1200":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b-1200x668.jpg",1200,668,true],"wide_1180":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b-1180x490.jpg",1180,490,true],"wide_1770":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b-1770x735.jpg",1770,735,true],"1536x1536":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b.jpg",1536,856,false],"2048x2048":["https:\/\/www.happycoders.eu\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/queue-655819-1770x986b.jpg",1770,986,false]},"uagb_author_info":{"display_name":"Sven Woltmann","author_link":"https:\/\/www.happycoders.eu\/de\/author\/sven\/"},"uagb_comment_info":0,"uagb_excerpt":"Wie erstellt und benutzt man eine Queue in Java? Welche Methoden bietet das Queue-Interface? Mit Beispiel-Code!","public_identification_id":"4badf14657244dbabc074f6fda074917","private_identification_id":"3465184b9ac9440e98c6e096b270cc47","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.happycoders.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/28761","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.happycoders.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.happycoders.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.happycoders.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.happycoders.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=28761"}],"version-history":[{"count":10,"href":"https:\/\/www.happycoders.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/28761\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":41719,"href":"https:\/\/www.happycoders.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/28761\/revisions\/41719"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.happycoders.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/29401"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.happycoders.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=28761"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.happycoders.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=28761"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.happycoders.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=28761"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}