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» 2007年05月29日 10時00分 UPDATE

JavaTips 〜Javaプログラミング編:[Java 5]LinkedListでFIFOを表現しキューを実現

[平野正喜,@IT]

8つのQueueクラスの使い分け

 オブジェクトの後入れ先出し(LIFO)スタックを表すStackクラスは、JDK 1.0から導入されていました。これに対して、オブジェクトの先入れ先出し(FIFO)を表す待ち行列(キュー)は、特に用意されていませんでしたが、JDK 5.0からQueueインターフェイスが新たに導入されました。

 Queueインターフェイスは「処理の前に要素を保持する目的で設計されたコレクション」と定義されています。また、通常、キューはFIFOで要素の順序付けを行いますが、指定されたコンパレータ(比較関数)に従って要素の順序付けを行う「優先度キュー」も導入されました。

 実際にキューを利用するには、Queueインターフェイスと、サブインターフェイスであるBlockingQueueを実装する8つのクラスを使い分けることになります。BlockingQueueはブロックキューを実現するインターフェイスで、ブロックキューは、要素の取得時にキューが空でなくなるまで待機したり、要素の格納時にキュー内の空間が利用可能になるまで待機する操作もサポートする拡張型のキューです。

クラス名 特徴
AbstractQueue キューへの追加と削除用の5つの基本メソッドを持つ抽象クラス
ArrayBlockingQueue 標準的なバウンドバッファ(配列に基づくFIFOのバウンド形式のブロックキュー)を提供するクラスで、均等性ポリシーをサポートする
ConcurrentLinkedQueue 共通のキューへのアクセスを多数のスレッドが共有する場合に用いる、アンバウンド形式のスレッドセーフなキューを提供するクラス
DelayQueue 遅延時間の経過後にのみ、要素を取得できるDelayed要素のアンバウンド形式のブロックキューを提供するクラス
LinkedBlockingQueue リンクノードに基づくFIFOのバウンド形式のブロックキューを提供するクラスで、配列ベースのキューよりもスループットが大きい
LinkedList Java 1.2からあるリンクリストの実装クラス。Java 5からキューまたは双方向キューとして使用できるようになった
PriorityQueue 優先度キューを提供するクラス。優先度キューは指定されたコンパレータまたは自然順序付けによる優先度を指定できる
PriorityBlockingQueue アンバウンド形式のBlockingQueueである優先度キューを提供するクラス
SynchronousQueue 同期キューを提供するクラス。同期キューは要素のキューへの追加が先頭の取得&削除を待機するブロックキュー

Genericsを用いたスタックとキューのサンプルプログラム

 8つのクラスのうち7つは今回新たに追加されたクラスですが、LinkedListだけが以前から存在したクラスへの仕様追加になっています。そこで、一例として、LinkedListオブジェクトによるキューと、Stackクラスによるスタックを試すプログラムを作成しました。

 なお、このプログラムでは、Java 5から登場したGenericsを用いて、キューとスタックの要素を文字列(String)に設定しています。

図1 キューとスタックを試すプログラム 図1 キューとスタックを試すプログラム

 キューがスタックに近い形で利用可能になっているのが、実感できます。

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平野正喜


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