Iniziamo con una Queue. Immagina una fila in un negozio durante una svendita. Ci sono 10 persone; la prima persona è più vicina alle porte del negozio rispetto alle altre, e la decima persona è la più lontana. Quando la prima persona entra nel negozio, esce dalla fila, facendo così avanzare tutta la fila di una posizione. La Queue in Java funziona secondo un principio molto simile.

In questo modo, è possibile implementare diversi programmi in cui la logica della coda è ben strutturata. Ad esempio, implementare una bacheca con piani e attività.

Ma prima, esaminiamo i metodi di base per lavorare con una Queue.

Queue è un'interfaccia da cui eredita la classe LinkedList, che già conosci, quindi utilizzeremo questa implementazione.

In questo modo, si utilizza l'interfaccia come tipo dell'oggetto, ma l'implementazione dell'oggetto sarà LinkedList perché rappresenta una specifica implementazione di questo oggetto. (Ricorda che non è possibile creare oggetti basati su un'interfaccia).

Esempio:

In questo modo, è possibile rendere l'applicazione molto flessibile utilizzando varie implementazioni della stessa interfaccia.

Ma torniamo ai metodi di gestione della Queue.

Metodi

Alcuni dei principali metodi dell'interfaccia Queue sono:

• add(element): aggiunge un elemento alla coda, lanciando un'eccezione se l'operazione non è possibile;
• offer(element): aggiunge un elemento alla coda, restituendo true se ha successo o false altrimenti.

Si può notare che questi metodi svolgono essenzialmente la stessa funzione. Tuttavia, la differenza principale è la sicurezza del metodo offer. In caso di aggiunta non corretta di un elemento, il metodo offer non lancerà un'eccezione e non interromperà l'esecuzione del programma.

Tuttavia, al momento questa caratteristica non è di grande interesse, poiché una normale Queue non ha limiti. Esiste però una struttura chiamata BlockingQueue, che prevede una restrizione sul numero di elementi; in tal caso, questi metodi avranno una differenza significativa.

Vediamo un esempio:

Come puoi vedere, quando si utilizza il metodo add() e si tenta di aggiungere un elemento che non trova spazio nella coda, il programma genera un errore, terminando l'esecuzione in modo imprevisto.

Proviamo la stessa operazione ma con un metodo più sicuro — offer():

Come puoi vedere, ora l'elemento non è stato aggiunto alla coda, ma non è stata nemmeno generata un'eccezione. Quindi, possiamo considerare che l'errore è stato gestito in modo appropriato.

È possibile gestire le eccezioni in modo diverso utilizzando una struttura come try-catch, ma ne parleremo più avanti.

Metodi di Rimozione

• remove(): rimuove e restituisce l'elemento dall'inizio della coda, generando un'eccezione se la coda è vuota;
• poll(): rimuove e restituisce l'elemento dall'inizio della coda, restituendo null se la coda è vuota.

Questi metodi svolgono esattamente la funzione come se la prima persona nella coda entrasse nel negozio e lasciasse la coda. Qui entra in gioco il principio FIFO (First In, First Out). In altre parole, l'elemento che è stato aggiunto per primo alla coda sarà il primo ad essere rimosso.

Qui puoi anche osservare la differenza tra questi due metodi. Il metodo poll() viene utilizzato più spesso rispetto a remove() perché è più sicuro e non genera eccezioni.

Vediamo un esempio:

Come puoi vedere, il programma genera una NoSuchElementException perché si sta tentando di rimuovere un elemento da una coda vuota.

Per evitare tale eccezione, è preferibile utilizzare il metodo poll():

Ora, abbiamo rimosso in modo sicuro un elemento dalla coda e nessuna eccezione è stata generata quando si è tentato di rimuovere un elemento da una lista vuota.

La caratteristica di poll() che restituisce null può essere utilizzata, ad esempio, in un ciclo while().

Vediamo un esempio:

In questo modo, è possibile rimuovere tutti gli elementi dalla coda utilizzando un ciclo.

Ricorda che il primo elemento inserito nella coda è quello che viene rimosso! Ad esempio, nel caso dell'esempio sopra, l'elemento con il dato "One" è stato rimosso per primo.

Il principio FIFO è illustrato di seguito:

Possiamo passare ai metodi che restituiscono il primo e l'ultimo elemento:

• element(): restituisce, ma non rimuove, l'elemento all'inizio della coda, lanciando un'eccezione se la coda è vuota;
• peek(): restituisce, ma non rimuove, l'elemento all'inizio della coda, restituendo null se la coda è vuota.

L'utilizzo del metodo peek() rappresenta un approccio più affidabile e sicuro, poiché aiuta a evitare potenziali eccezioni.

Vediamo un esempio di utilizzo:

È possibile combinare questo metodo con altri metodi della coda.

Se si dispone di una coda con cinque elementi e si ha la necessità di rimuovere tutti gli elementi fino al quarto (incluso), vediamo l'implementazione di tale operazione:

È stato utilizzato un ciclo con una condizione basata sul metodo peek().

È possibile ottimizzare significativamente questo ciclo utilizzando il metodo contains(). Questo metodo restituisce true se l'elemento specificato è presente nella coda e false se non lo è.

Miglioriamo il codice sopra:

Qui impostiamo una singola condizione per il ciclo while. Siamo riusciti a rimuovere con successo tutti gli elementi fino e compreso l'elemento "Four".