LinkedListQueue 是 Java 中基于 LinkedList 实现的队列，支持 FIFO（先进先出）的数据结构。它允许在队列的头部和尾部高效地进行元素的插入和删除操作。由于 LinkedListQueue 继承自 LinkedList，它具有动态数组的特性，能够根据需要自动调整大小。在多线程环境中，通常使用 LinkedBlockingQueue 作为线程安全的队列实现。

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LinkedListQueue(业务结构）

LinkedListQueue 是一个基于链表实现的队列，它通常由一个双向链表构成，支持在队列的前端（头部）进行出队操作，以及在队列的后端（尾部）进行入队操作。

1、设计思考：

1. 需求场景：

2. 在许多编程任务中，需要一个能够快速进行插入和删除操作的队列结构。例如，在实现缓冲区管理、任务调度、消息队列等应用中，快速的入队和出队操作是非常重要的。

3. 现有技术局限性：

4. 传统的数组类型在 Java 中是固定长度的，一旦创建，其大小不能改变，这限制了其在需要动态大小管理时的使用。

5. Vector 类似于 ArrayList，但它是线程安全的，使用 synchronized 进行同步，导致并发性能较差。

6. ArrayDeque 提供了双端队列功能，但在某些情况下，可能需要进行数组的扩容或缩容操作。

7. 技术融合：

8. LinkedListQueue 结合了 LinkedList 的高效插入和删除特性，并提供了队列所需的先进先出（FIFO）的数据管理方式。它通过链表的双向链接特性，允许从两端快速地添加或移除元素，特别适合实现队列和双端队列。

9. 设计理念：

10. LinkedListQueue 通过使用链表结构，可以有效地进行插入和删除操作，因为这些操作仅需要改变节点的指针，而不需要移动整个数组。它实现了 Queue 接口，提供了队列所需的所有操作，包括 offer、poll、peek 等。

11. 实现方式：

12. LinkedListQueue 由一系列 Node 对象组成，每个 Node 包含数据和两个引用（previous 和 next），分别指向前一个和后一个节点。它提供了 enqueue（入队）和 dequeue（出队）操作，以及查看队列头部和尾部元素的方法，而不需要遍历整个链表。

2、数据结构

图说明：

• LinkedListQueue：

• 表示 LinkedListQueue 类的实例，是一个基于链表的队列数据结构。

• head：

• 表示队列的头节点，它指向队列中的第一个元素，用于出队操作。

• tail：

• 表示队列的尾节点，它指向队列中的最后一个元素，用于入队操作。

• Node：

• 链表中的节点，包含数据和两个引用，分别指向前一个节点和后一个节点。

• data：

• 节点中存储的数据。

• prev：

• 节点的前驱引用，指向前一个节点。

• next：

• 节点的后继引用，指向后一个节点。

3、执行流程

图说明：

• 开始：执行操作的起始点。

• 创建 LinkedListQueue 实例：初始化 LinkedListQueue 对象。

• 入队操作：执行将元素添加到队列尾部的操作。

• 添加元素到队尾：在队列的尾部添加新元素。

• 结束入队：完成入队操作。

• 出队操作：执行将元素从队列头部移除的操作。

• 移除队首元素：从队列头部移除元素。

• 结束出队：完成出队操作。

• 遍历队列：从头到尾遍历队列中的所有元素。

• 从头节点开始：从队列的头节点开始遍历。

• 访问每个节点：顺序访问链表中的每个节点。

• 读取节点数据：读取每个节点中存储的数据。

• 结束遍历：完成队列遍历。

• 结束：所有操作完成。

4、优点

• 高效的插入/删除操作：在队列的两端插入和删除元素的时间复杂度为 O(1)。

• 允许空队列：与某些数组实现的队列不同，LinkedListQueue 允许空队列存在，不会因为空数组而抛出异常。

• 能够作为队列和双端队列使用：提供了实现队列和双端队列所需的方法。

5、缺点

• 随机访问性能差：由于链表的结构，随机访问元素的时间复杂度为 O(n)。

• 内存开销：相比于数组实现的队列，LinkedListQueue 需要额外的内存来存储节点的指针。

6、使用场景

• 需要快速插入和删除元素的场景，如实现一个消息队列。

• 作为队列或双端队列使用，特别是在需要从两端进行元素添加或移除的操作中。

7、类设计

8、应用案例

在这个案例中，我们将使用 LinkedListQueue 来实现一个简单的打印任务队列。这个队列将按照先进先出的顺序处理任务。

import java.util.concurrent.BlockingQueue;import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
// 任务类，实现了Runnable接口，用于表示具体任务class PrintTask implements Runnable {    private final String taskName;
    public PrintTask(String taskName) {        this.taskName = taskName;    }
    @Override    public void run() {        // 任务执行时间        try {            System.out.println("Task " + taskName + " is running");            Thread.sleep(2000); // 任务执行需要一些时间        } catch (InterruptedException e) {            Thread.currentThread().interrupt();            System.out.println("Task " + taskName + " was interrupted");        }        System.out.println("Task " + taskName + " finished");    }}
public class LinkedListQueueExample {    public static void main(String[] args) {        // 创建一个LinkedListQueue实例，用作任务队列        BlockingQueue<Runnable> taskQueue = new LinkedBlockingQueue<>();
        // 添加任务到队列        taskQueue.offer(new PrintTask("Task 1"));        taskQueue.offer(new PrintTask("Task 2"));        taskQueue.offer(new PrintTask("Task 3"));
        // 创建并启动一个新线程来处理队列中的任务        new Thread(() -> {            while (true) {                try {                    // 从队列中取出一个任务并执行                    taskQueue.take().run();                } catch (InterruptedException e) {                    Thread.currentThread().interrupt();                    System.out.println("Task processing was interrupted");                    break;                }            }        }).start();
        // 主线程继续执行其他任务或等待子线程完成        try {            Thread.sleep(6000); // 等待足够长的时间以确保所有任务都已完成        } catch (InterruptedException e) {            Thread.currentThread().interrupt();            System.out.println("Main thread was interrupted");        }    }}