队列的两个常见实现之间有什么区别？

Question

在Java中，队列的一个实现是“循环数组”，另一个是“链表”。他们有什么不同？

Answer 1

就它们的使用方式而言，几乎没有任何区别，除非你达到队列的大小限制（我将在一秒内解释......）

至于其他考虑因素：

• 链表方法很有用，因为您可以动态调整队列大小而不需要额外的努力 - 这是链接列表的基础。当然，这可以通过重新分配数组来复制，但这不是最简单的方法。

• 此外，在链表中，没有未使用的内存：在循环数组方法中，如果队列的大小小于数组的最大容量，则会出现“空插槽”。但是，这并不意味着链接列表的内存效率更高，因为：

• 循环阵列方法的优点是没有开销。链表中的每个节点都需要存储对下一个节点的引用 - 如果列表变大，这将加起来。另一方面，循环数组只是一个通过索引访问的内存块，因此没有开销。

每种方法都有赞成和反对意见，但实际上，它归结为它所使用的特定情况......除非你使用队列无止境，否则它可能不会产生太大的影响。

Answer 2

通常情况下，圆形阵列实现在重用内存方面略胜一筹，但如果将太多项目添加到队列中则存在增长的风险 - 如果正常存储和最大存储容量太大，可能会占用太多内存在实践中有所不同。

链表更灵活，但通常涉及更多垃圾收集。

在实践中，如果您发现代码瓶颈取决于此选择，我会感到惊讶 - 请使用对您来说最直观的代码。

Answer 3

关于ArrayList和LinkedList之间的差异。

• 对于阵列，您需要估计队列的大小，因为您需要为其分配存储空间。但是，这样做，在接近容量时更紧凑。 “自由点”仍然占用数组中的空间，而这些空间在LinkedList中没有。

• 对于链接列表，更容易从中间删除和添加元素（尽管队列根本不需要）。

• 数组是随机访问，这意味着您可以快速到达位置x的元素。同样，这个功能在队列中没有用。

Answer 4

实现为链接列表的队列没有固定大小，而实现为循环数组（又称ring buffer）的队列通常具有固定大小（尽管可以调整大小，很像ArrayList调整大小的方式。）

链表实现每个元素使用更多内存，但是数组实现需要更多连续内存。这两个问题实际上只是一个重要问题，因为元素数量变得非常大。

向循环数组实现中添加/删除元素非常便宜，因为它只涉及调整计数器和设置引用，而链接列表实现必须在添加时分配元素，并在删除时产生GC开销。

Answer 5

编写代码，使其仅使用接口，但创建队列除外。然后很容易切换实现。

选择一个实施作为开始。我通常使用数组变体（例如ArrayList），因为它们更小并且在今天的计算机上往往更快一些，我认为这是由于缓存（我只是做了一些基准测试，通过一个10000元素队列推送10000000个元素，〜 ArrayBlockingQueue为8.3s，LinkedBlockingQueue为10-11s。如果我需要索引访问，我也会使用数组变体。只有在列表或队列中间有大量插入/删除时，我才会选择链接列表变体。

如果您遇到性能问题并且性能分析显示队列是瓶颈（这是不太可能的），请使用队列的两个实现进行基准测试并选择更好的队列。