接上一篇继续往下挖，在上一篇，我们实现了一个属于自己的动态数组。利用这个动态数组，我们来实现一个基于动态数组，一个属于自己的普通队列Queue。

        Queue 是一种它许我们从表的一段进行删除，表的另一端进行插入的线性表。可能也有人问啥叫线性表。

线性表：线性表是n个具有相同特性的数据元素的有限序列 (n>=0)。
n是线性表的长度，n=0就是空表，n>0时，表通常记作（a1,a2,a3...a_n)
除了a1外，表中每个元素 a[i] 均有唯一的前驱 a[i-1];
除了an外，表中每个元素 a[i] 均有唯一的后继 a[i+1];
线性表在逻辑上是线性结构，

        认识完了Queue，我们再来认识下Java util包下，Doug Lea 实现的Queue接口各个方法的定义。然后我们尽可能向JDK的源码靠近。

package java.util;public interface Queue extends Collection {//添加一个元素，成功时返回true, 没有空间则报一个非法状态异常。boolean add(E e);//也时添加元素，比add更友好，add只给你异常，不给你false，offer给你返false。boolean offer(E e);//检索并删除此队列的头。此方法与poll的不同之处在于，它在队列为空时抛出异常。E remove();//检索并删除此队列的头，如果此队列为空则返回null。E poll();//检索但不删除此队列的头。此方法与peek的不同之处在于，它在队列为空时抛出异常。E element();//检索但不删除此队列的头，如果此队列为空则返回null。E peek();
}

        全部翻译了一遍，相信看出来了，add,offer都是添加元素，remove和poll也都是删除首元素，element和peek也都是查看首元素。唯一的区别是，前者给你异常，想停掉代码流；而后者给你null，让你自己处理。

        add,remove,element ===>均异常，offer,poll,peek ===> 均给null。

        这个接口还继承了 Collection 接口，Collection自然会对多种底层实现的集合容器实现一个统一的迭代器，迭代器这块1.8之后又加了一些实用defaut方法，这些就不关注了。主要关注下面2个方法：

 size方法，返回容器中元素个数，isEmpty方法判断是否为空。

        把以上抛异常的三个方法 add,remove,element 做个整合，我们推出以下接口，尽量来靠近JDK。

package com.company.queue;/*** 队列** @author wang da wei* 2021/11/7 0:24* @version 1.0.0*/
public interface Queue {/*** 入队* @param e*/void add(E e);/*** 出队* @return 出队的元素*/E remove();/*** 查看队首的元素。* @return 队首元素。*/E element();/*** 是否是空的。* @return 是否为空。*/boolean isEmpty();/*** 查看线性表中元素个数。* @return 元素个数*/int size();
}

有了这种接口，我们就可以做2种实现了。先做一个普通的队列，再做一个循环队列。

基于上一篇的动态数组，我们很容易的就可以实现出一个FIFO的队列。代码如下：

package com.company.queue.common;import com.company.array.DynamicArray;
import com.company.queue.Queue;public class ArrayQueue implements Queue {private DynamicArray dynamicArray ;public ArrayQueue() {this.dynamicArray = new DynamicArray<>();}@Overridepublic void add(E e) {//添加到尾部 即 arr[size]位置。dynamicArray.add(e,dynamicArray.getSize());}@Overridepublic E remove() {//移除头部元素，并返回。return dynamicArray.remove(0);}@Overridepublic E element() {//查看第一个元素。return dynamicArray.get(0);}@Overridepublic boolean isEmpty() {//查看是否为空return dynamicArray.getSize() == 0;}@Overridepublic int size() {//获取动态数组中实际元素的个数。return dynamicArray.getSize();}}

再来一个循环队列的实现：

package com.company.queue.loop;import com.company.queue.Queue;public class LoopQueue implements Queue {private E[] data;private int front, tail;private int size;  // 思考：不用 size 变量，如何实现？//如果用户知道最多为循环队列传递多少元素的时候，可以直接传入一个capacity.public LoopQueue(int capacity) {data = (E[]) new Object[capacity + 1];front =0;tail = 0;size = 0 ;}public LoopQueue(){this(10);}public int getCapacity(){return data.length -1;}@Overridepublic void add(E e) {if( (tail +1 )% data.length  == front ){resize(getCapacity() * 2);}data[tail] =e;tail = (tail + 1) % data.length;size ++;}private void resize(int newCapacity) {E[] newData = (E[]) new Object[newCapacity +1];for(int i = 0 ;i< size ;i++){int old_index = (i + front) % data.length;newData[i] = data[old_index];}data = newData;front = 0;tail =size;}@Overridepublic E remove() {if(isEmpty() ) throw new IllegalArgumentException("cannot dequeue from an empty queue .");E ret = data[front];data[front] = null;front = (front + 1) % data.length;size--;return ret;}@Overridepublic E element() {if(isEmpty() ) throw new IllegalArgumentException("cannot dequeue from an empty queue .");return data[front];}@Overridepublic boolean isEmpty() {return front == tail;}@Overridepublic int size() {return size;}@Overridepublic String toString() {StringBuilder sb = new StringBuilder(String.format("Queue : size/capacity = %d/%d \nfront [ ",size,getCapacity()));for(int i = 0;i != tail; i = (i+1)% data.length){sb.append(data[i]);//当前索引不是最后一个元素。if((i+1)%data.length != tail ){sb.append(" , ");}}sb.append(" ] tail ");return sb.toString();}public static void main(String[] args) {LoopQueue queue  = new LoopQueue<>();for(int i = 0 ;i<20;i++){queue.add(i);System.out.println(queue);if(i%3 == 2){queue.remove();System.out.println(queue);}}}
}

两种队列的性能比较：

package com.company.queue;import com.company.queue.common.ArrayQueue;
import com.company.queue.loop.LoopQueue;import java.util.Random;public class MainQueueTest {public static void main(String[] args) {int opCount = 10_0000;ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue<>();double arrayQueueTime = testQueue(arrayQueue, opCount);System.out.println(arrayQueueTime);LoopQueue loopQueue = new LoopQueue<>();double loopQueueTime = testQueue(loopQueue, opCount);System.out.println(loopQueueTime);}public static double testQueue(Queue queue,int opCount){long start = System.nanoTime();Random random = new Random();for(int i = 0 ;i