是否有任何Java库提供随机访问队列实现？

Question

我正在使用Java在事件流上实现一个滑动窗口。 所以我想要一个允许我执行以下操作的数据结构：

1. 在发生新事件时添加到数据结构的末尾;

2. 在处理旧事件时从数据结构的开头删除;

3. 获取标准随机访问（size()，get(i)）到数据结构的元素;通常，典型的List“阅读”操作;

4. 对所有上述操作都有效;

5. 无界限。

无需其他访问权限。并且不需要线程安全。

我目前正在使用ArrayList执行此操作，以便开始运行。但我想要更高效的东西;使用remove(0)时，ArrayList方法（上面的2.）效率很低。

数字1.和2.是标准Queue - 样式的操作。但是，JDK中Queue的实现（例如ArrayDeque）不允许3中的get(i)。

所以，我想知道是否有任何库具有这样的实现，并且适合商业用途。

如果没有，我想我会写自己的......

Answer 1

似乎是Circular Buffer的任务 - 只要队列具有固定容量就可以了。我不知道有任何标准的实现。但这里是a nice recipe to roll your own。

Answer 2

我遇到了这个问题并试图通过复制ArrayDeque的源代码并添加类似的内容来解决它：

E get(index){ return elements[(head + index) % size];}

Answer 3

如果你有一个足够大的数组，你可以实现一个带有基本数组的队列，只需使用一个索引作为列表的头部，并使用mod运算符，这样你就可以在需要时回滚。

所以，你基本上有一个支持插入和删除函数的循环数组。

<强>更新

将数组复制到一个更大的数组是一个快速的操作，所以当接近结尾时，可能只是加倍，并且只是复制数组，作为插入操作的一个步骤。总体而言，您仍然可以非常快速地访问，因为常规不应该是增加和复制。

Answer 4

事件进出这个队列的速度有多快？

一方面，你可以拥有一个“足够大”的循环缓冲区。

虽然它在技术上是“有限的”，但你可以通过在必要时增长来使其“无限制”。

出于同样的原因，当它“安静”时，你可以在整体容量方面“缩小”它。

但是，对于许多应用程序，100,1000甚至10000项容量的循环缓冲区实际上是无限制的。

Answer 5

只是把它扔到那里作为滚动你自己的替代方案，所以请带着一点点盐：取决于您需要随机访问get(i)的频率以及您需要的性能（以及它有多大）您的队列大小通常是），当您需要访问元素时，可以始终使用ArrayDeque.toArray()[i]。 toArray()使用System.arraycopy()封面，对于小型队列大小和偶尔使用，应该非常快。有助于理解为什么需要随机访问队列以及需要多长时间 - 可能有一种不同的方法来实现你的算法。

Answer 6

如果它真的必须是无界的，那么像ConcurrentSkipListMap这样的东西可能很有用，如果你为每个事件分配一个递增序列以用作地图中的键。 它提供了pollFirst / LastEntry等方法。 如果你可以牺牲它的无界性质，那么你可能需要一个环形缓冲区。

Answer 7

我能想到的唯一可以实现这种接口的库是LinkedList，但坦率地说我不确定性能特征是什么。

Answer 8

二项式堆可以有O（1）摊销的插入和O（log n）摊销删除min;我相信它也可以有O（log ** 2 n）摊销的随机访问。 Queue-push会将元素插入堆中，并将连续的整数作为键。

使用rbtree，您可以对O（log n）进行队列推送，对所有插入，删除min和随机访问都是悲观的。这是因为树将有一个连续的整数集作为键，而队列的第k个元素将是树中带有第k个键的元素。