手寫 Java 隊列類：基於 Vector 實現線程安全的 FIFO 數據結構

隊列（FIFO）核心操作：入隊、出隊、查首、判空、清空、查找。Java Vector 內建同步、動態擴容、隨機訪問，是構建線程安全隊列的理想基底。本文給出生產級參考實現。

接口定義與異常

public class EmptyQueueException extends RuntimeException {
    public EmptyQueueException() { super("Queue is empty"); }
    public EmptyQueueException(String msg) { super(msg); }
}

public interface Queue {
    void enq(E x);           // 入隊
    E deq();                 // 出隊
    E front();               // 查首不移除
    boolean empty();         // 判空
    void clear();            // 清空
    int search(E x);         // 查找位置（0-based），不存在返回 -1
}

Vector 基礎實現

public class VectorQueue implements Queue {
    private final Vector data = new Vector<>();

    @Override
    public synchronized void enq(E x) {
        data.addElement(x);
    }

    @Override
    public synchronized E deq() {
        if (empty()) throw new EmptyQueueException();
        E x = data.elementAt(0);
        data.removeElementAt(0);
        return x;
    }

    @Override
    public synchronized E front() {
        if (empty()) throw new EmptyQueueException();
        return data.elementAt(0);
    }

    @Override
    public boolean empty() {
        return data.isEmpty();
    }

    @Override
    public synchronized void clear() {
        data.removeAllElements();
    }

    @Override
    public int search(E x) {
        return data.indexOf(x);  // Vector.indexOf 返回 0-based 索引
    }
}

效能與替代方案

工程建議

1. JDK 5+ 優先使用 java.util.concurrent 包：ConcurrentLinkedQueue（無界）、ArrayBlockingQueue（有界）、LinkedBlockingQueue。
2. 手寫隊列僅用於教學理解、特殊遞歸算法輔助、或極簡環境（無 JUC）。
3. 若必須自建，優先 LinkedList 做底層，避免 Vector.removeElementAt(0) 的 O(n) 位移開銷。
4. 異常設計：EmptyQueueException 繼承 RuntimeException，調用方可選捕獲，符合「異常即 Bug」原則。

理解隊列底層實現差異，能在面試、架構選型、性能調優時做出精準決策。生產代碼請直接擁抱 JUC。