244. Java 集合 - 使用 Queue 接口建模 FIFO 队列

244. Java 集合 - 使用 Queue 接口建模 FIFO 队列

在 Java 中，Queue 接口专门用来建模 FIFO（First-In, First-Out，先进先出）队列。 但在实际使用队列时，我们经常会遇到两个边界情况：

• 队列已满（比如，容量有限的阻塞队列）
• 队列为空（没有元素可以取出）

针对这些情况，Queue 接口提供了两种处理策略：

1. 抛出异常
2. 返回特殊值（如 false 或 null）

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📋 Queue 中的方法及其行为总结表

操作	方法	队列已满或为空时的行为
插入元素	add(element)	如果队列已满，抛出 IllegalStateException
插入元素	offer(element)	如果队列已满，返回 false
移除元素	remove()	如果队列为空，抛出 NoSuchElementException
移除元素	poll()	如果队列为空，返回 null
查看元素	element()	如果队列为空，抛出 NoSuchElementException
查看元素	peek()	如果队列为空，返回 null

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🛠️ 示例演示：异常 vs 特殊值

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class QueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();

        // 插入元素
        queue.offer("A");
        queue.offer("B");
        System.out.println("Queue: " + queue); // [A, B]

        // 查看队头元素，不移除
        System.out.println("Peek: " + queue.peek()); // A

        // 移除元素
        System.out.println("Poll: " + queue.poll()); // A
        System.out.println("Queue after poll: " + queue); // [B]

        // 移除剩下的元素
        queue.poll(); // 移除 B

        // 此时队列为空
        System.out.println("Queue now: " + queue); // []

        // 安全操作：peek() 返回 null
        System.out.println("Peek empty queue: " + queue.peek()); // null

        // 安全操作：poll() 返回 null
        System.out.println("Poll empty queue: " + queue.poll()); // null

        // 不安全操作：remove() 抛出异常
        try {
            queue.remove();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("Exception on remove(): " + e);
        }

        // 不安全操作：element() 抛出异常
        try {
            queue.element();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("Exception on element(): " + e);
        }
    }
}

输出结果：

Queue: [A, B]
Peek: A
Poll: A
Queue after poll: [B]
Queue now: []
Peek empty queue: null
Poll empty queue: null
Exception on remove(): java.util.NoSuchElementException
Exception on element(): java.util.NoSuchElementException

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🔥 小结

• 如果你想在队列已满或为空时，避免抛异常，请使用：
  • offer(element) 插入元素
  • poll() 移除元素
  • peek() 查看元素
• 如果你希望在队列已满或为空时，通过异常捕获异常情况，请使用：
  • add(element) 插入元素
  • remove() 移除元素
  • element() 查看元素

✅ 安全操作（推荐在不确定队列状态时使用）：offer()、poll()、peek() 🚨 不安全操作（需要确保队列非满/非空）：add()、remove()、element()

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🧐 互动问题

问题： 在一个空队列上调用 poll() 方法，会返回什么？抛出异常吗？

答案： 不会抛出异常，而是返回 null！