Vamos falar sobre duas estruturas de dados bastante interessantes - Queue e Deque.

Queue

Comecemos com uma Queue. Imagine uma fila em uma loja durante uma promoção. Há 10 pessoas; a primeira pessoa está mais próxima das portas da loja do que as outras, e a décima pessoa está mais distante. Quando a primeira pessoa entra na loja, ela sai da fila, movendo assim toda a fila para a frente por uma pessoa. A Queue do Java opera com um princípio muito semelhante.

Assim, podemos implementar vários programas onde a lógica de fila é bem elaborada. Por exemplo, a implementação de um quadro com planos e tarefas.

Mas primeiro, vamos dar uma olhada nos métodos básicos para trabalhar com uma Queue.

Queue é uma interface da qual a classe LinkedList herda, com a qual você já está familiarizado, então usaremos esta implementação.

Nota

Note que uma implementação de classe (como LinkedList) pode herdar de certas interfaces e implementar métodos dessas interfaces.

Dessa forma, usamos a interface como o tipo do objeto, mas a implementação do objeto será LinkedList porque é uma implementação específica desse objeto. (Lembre-se de que não podemos criar objetos com base em uma interface, certo?)

Exemplo:

Dessa forma, podemos tornar nossa aplicação muito flexível ao usar várias implementações da mesma interface.

Mas voltemos aos métodos de trabalhar com Queue.

Métodos

Alguns métodos-chave da interface Queue são:

• add(element): Adiciona um elemento à fila, lançando uma exceção se a operação não for possível.
• offer(element): Adiciona um elemento à fila, retornando true se bem-sucedido ou false caso contrário.

Você pode notar que esses métodos fazem essencialmente a mesma coisa. No entanto, a principal diferença é a segurança do método offer. Em caso de uma adição de elemento inadequada, o método offer não lançará uma exceção e não interromperá a execução do programa.

Mas no momento, essa característica não é de grande interesse para nós, já que uma Queue regular não é limitada. Contudo, existe uma estrutura chamada BlockingQueue, que possui uma restrição no número de elementos; nesse caso, esses métodos terão uma diferença notável.

Vamos olhar um exemplo:

Como você pode ver, ao utilizar o método add() e tentar adicionar um elemento que não se encaixa na fila, o programa lança um erro, terminando a execução de maneira inesperada. Vamos tentar a mesma operação, mas com um método mais seguro - offer():

Como você pode ver, o elemento não foi adicionado à fila, mas também não gerou uma exceção. Portanto, podemos considerar que lidamos com o erro de maneira elegante. Podemos tratar exceções de maneiras diferentes usando uma estrutura como try-catch, mas discutiremos isso mais tarde.

Nota

Estruturas de dados como BlockingQueue, BlockingDeque e similares estão no pacote java.util.concurrent e são usadas para programação multithread. Aprenderemos sobre multithreading em Java em cursos futuros.

Vamos passar para os próximos métodos:

Métodos de remoção

• remove(): Remove e retorna o elemento do início da fila, lançando uma exceção se a fila estiver vazia.
• poll(): Remove e retorna o elemento do início da fila, retornando nulo se a fila estiver vazia.

Esses métodos executam a função precisamente como se a primeira pessoa da fila entrasse na loja e saísse da fila. Aqui, o princípio FIFO (First In, First Out - Primeiro a Entrar, Primeiro a Sair) é aplicado. Em outras palavras, o elemento que foi adicionado primeiro à fila será o primeiro a ser removido.

Aqui, você pode também observar a diferença entre esses dois métodos. O método poll() é mais utilizado do que o método remove() porque é mais seguro e não lança exceções.

Vamos dar uma olhada em um exemplo:

Como você pode ver, o programa lança uma NoSuchElementException porque estamos tentando remover um elemento de uma fila vazia. Para evitar tal exceção, é melhor usar o método poll():

Agora, nós removemos um elemento da fila com segurança, e nenhuma exceção foi lançada quando tentamos remover um elemento de uma lista vazia. Legal!

A funcionalidade de poll() retornar null pode ser usada, por exemplo, em um loop while(). Vamos olhar um exemplo:

Dessa forma, podemos remover todos os elementos da fila utilizando um laço. Lembre-se de que o primeiro elemento que entrou na fila é o que é removido! Por exemplo, no caso do exemplo acima, o elemento com os dados "One" foi removido primeiro. O princípio FIFO (First In, First Out - Primeiro a Entrar, Primeiro a Sair) é demonstrado abaixo:

Ótimo, podemos prosseguir para os métodos que retornam o primeiro e o último elementos:

• element(): Retorna, mas não remove, o elemento do início da fila, lançando uma exceção se a fila estiver vazia.
• peek(): Retorna, mas não remove, o elemento do início da fila, retornando null se a fila estiver vazia.

Bem, acho que não preciso explicar pela terceira vez que usar o método peek() é muito melhor, pois é mais seguro e não lançará uma exceção.

Vamos olhar um exemplo de uso:

Você pode combinar este método com outros métodos de fila. Por exemplo, se temos uma fila com cinco elementos e precisamos remover todos os elementos até o quarto (inclusive), vamos verificar a implementação de tal operação:

Utilizamos um laço com uma condição baseada no método peek(). Podemos otimizar significativamente este laço utilizando o método contains(). Este método retorna true se o elemento especificado estiver presente na fila e false se não estiver.

Vamos melhorar o código acima:

Aqui, definimos uma única condição para o loop while. Conseguimos remover com sucesso todos os elementos até e incluindo o elemento "Quatro".

Nos próximos capítulos, você aprenderá sobre outra estrutura de dados semelhante - Deque, e também escreverá sua própria implementação de uma aplicação Gerenciador de Tarefas.