Question

我已经使用Java几年了。最近遇到了Vavr，一个Java的函数库，它提供了不可变的集合API。我很想知道拥有不可变队列的原因。

我的理解是Queue用于在一端为它生成数据，然后另一个线程从另一端消耗数据。

不可变队列不允许你在构建之后添加数据，那么为什么我会在这里使用队列。

理想情况下，我会按如下方式处理队列，但对于不可变的队列，这会进入无限循环。

while(!queue.isEmpty()) {
    queue.dequeue(); // process elements in queue.
}

当我用Google搜索时，所有讨论都围绕如何实现不可变队列，但不解释它的必要性。

Answer 1

我的理解是Queue用于在一端为它生成数据，然后另一个线程从另一端消耗数据。

Queue是FIFO（先进先出）数据结构。它有许多用途，而不是线程之间的通信。

我很想知道拥有不可变队列的原因。

如果您对不可变的任何的需求感到困惑，那么您似乎并不理解functional programming。记住，你自己说Vavr是一个函数库，即用Java编写函数代码的库。

函数式编程的基本原则之一是一切都是不可变的。

这包括一个队列。如果你需要一个队列，即一个FIFO集合来存储你的数据，那么它也必须是不可变的。

例如，假设您想要将数字1到10添加到队列中，然后从该队列中读取并打印值。

使用像{Java}这样的imperative programming语言，你可以这样做，使用java.util.Queue和java.util.LinkedList等实现：

// Build queue with numbers 1-10
Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
    queue.offer(i);

// Poll queue and print numbers
for (Integer num; (num = queue.poll()) != null; )
    System.out.println(num);

相比之下，函数式编程在很大程度上依赖于递归函数（因此函数式编程），对于类似的操作，其中堆栈上的嵌套调用调用具有不同的函数参数值。

请记住，在命令式样式中，计数变量i和队列queue在迭代期间都会发生变异。

在函数式样式中，它们必须都是不可变的，所以你可以使用io.vavr.collection.Queue编写这样的递归函数（在Java中）：

private static Queue<Integer> build(int i, int end, Queue<Integer> queue) {
    if (i > end)
        return queue;
    return build(i + 1, end, queue.enqueue(i));
}

然后叫它：

// Build queue with numbers 1-10
Queue<Integer> queue = build(1, 10, Queue.empty());

由于队列是不可变的，enqueue()方法返回一个新队列，并添加了新值。然后，新队列作为递归调用的参数传递，直到完成为止，此时包含数字的最终队列将返回到调用堆栈。

旁注：在函数式语言中，实现了尾递归优化（Java不会），上面的build()函数实际上不会构建一个调用堆栈，所以它赢了＆＃39; t导致堆栈溢出。此外，enqueue()返回的新队列不会复制所有现有值，因此它并不像听起来那么昂贵。

然后轮询队列中的值并打印它们，您还可以使用递归方法：

private static Queue<Integer> print(Queue<Integer> queue) {
    if (queue.isEmpty())
        return;
    Tuple2<Integer,Queue<Integer>> t = queue.dequeue();
    System.out.println(t._1());
    print(t._2());
}

此处，dequeue()返回两个值：从队列中删除的值，以及删除了值的新队列。然后，该函数打印该值并进行递归调用以打印队列的其余部分。

Answer 2

没有必要。它没有任何意义。在提及时，人们会常常质疑它。^1，2

来自doc：

专为在处理前保留元素而设计的集合。除了基本的Collection操作外，队列还提供额外的插入，提取和检查操作。

这些操作分别为element() / peek()，poll() / remove()和add(E) / offer(E)。

提取和检查是变异操作，因此我们留下了element()和peak()。这些操作在队列的头部工作，使得通过Queue特定行为无法访问以下条目。

element（）和peek（）方法返回，但不删除队列的头部。

我的理解是Queue用于在一端为它生成数据，然后另一个线程从另一端消耗数据。

你通常会使用BlockingQueue这样的东西。 Queue的规范明确指出：

Queue接口没有定义阻塞队列方法，这在并发编程中很常见。这些等待元素出现或空间可用的方法在BlockingQueue接口中定义，该接口扩展了此接口。

对不可变队列有什么需求？

2 个答案: