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Warteschlangen (Collections)

 Das Java Collections Framework besitzt Klassen zur Implementierung von Warteschlangen (engl. Queue).

Die Warteschlangen implementieren das FIFO Prinzip (First In, First Out). Warteschlangen werden oft zur Kommunikation zwischen Threads verwendet. Ein weitere typischer Anwendungsfall ist das Verwalten von Alarmnachrichten.

Da Alarmnachrichten eventuell mit unterschiedlichen Prioritäten verwaltet werden müssen erlauben es die Klassen des Java Collections Frameworks Objekten unterschiedliche Prioritäten zuzuweisen. Innerhalb einer Priorität gilt dann wieder das FIFO Prinzip. 

Einfache Warteschlangen

Einfache Warteschlangen implementieren die Schnittstelle Queue:

public interface Queue<E> extends Collection<E> {
E element();
boolean offer(E e);
E peek();
E poll();
E remove();
}
  • offer(): Erlaubt das Einfügen in eine Warteschlange. Sie gibt den Wert false zurück wenn die Warteschlange ihre maximale Kapazität erreicht hat
  • peek(): Liefert das nächste Element es wird jedoch nicht entfernt 
  • element(): Identisch zur Methode peek()
  • poll(): Entfernt das nächste Element der Warteschlange und gibt es zurück
  • remove(): Identisch zur Methode poll(). wirft jedoch eine Ausnahme NoSuchElementException falls die Warteschlange leer ist.

Hinweis: Die Klasse LinkedList implementiert die Queue Schnittstelle. Sie ist somit in der Lage sich wie eine Warteschlange zu verhalten.

Priorisierte Warteschlangen: Klasse PriorityQueue

Die Klasse PriorityQueue benutzt zur  Priorisierung von Objekten deren Sortierkriterium die entweder durch die Schnittstelle Comparable<E> oder durch ein spezielles Vergleichsobjekt der Klasse Comparator<E> implementiert wird.

Blockierende Warteschlangen: Schnittstelle BlockingQueue<E>

Es gibt Fälle in denen der Produzent und der Konsument unabhängig voneinander arbeiten und der Produzent nicht in der Lage ist, die Warteschlange immer mit Objekten gefüllt zu halten. Das Gegenteil ist genauso möglich. Ein Konsument ist nicht in der Lage die Warteschlange schnell genug auszulesen. In den beiden Fällen einer leeren, sowie er vollen Warteschlange erlaubt die Schnittstelle BlockingQueue dem Produzenten oder dem Konsumenten eine bestimmte Zeit zu warten. Die Schnittstelle fordert die Implementierung der Einfüge-, Lese- und Entfernmethoden mit Angabe eines Zeitintervalls für das der Thread warten sollen:

Die Klasse LinkedBlockingQueue implementiert diese Schnittstelle.

Priorisierte und blockierende Warteschlangen: Klasse PriorityBlockingQueue

Die Klasse PriorityBlockingQueue vereint die beiden Eigenschaften einer priorisierten und blockierenden Warteschlange.

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