编辑“︁Java Deque接口”︁

{{Note|本文是Java集合框架系列的一部分，详细介绍'''Deque接口'''及其实现类。适合初学者和需要巩固知识的开发者。}}

'''Java Deque接口'''（双端队列，Double Ended Queue）是Java集合框架中的一个重要接口，它扩展了[[Java Queue接口|Queue接口]]，允许在队列的'''头部和尾部'''高效地插入、删除和访问元素。Deque是“双端队列”的缩写，支持先进先出（FIFO）和后进先出（LIFO）两种操作模式，因此既可以作为队列使用，也可以作为栈使用。

== 概述 ==
Deque接口定义在`java.util`包中，自Java 6引入。它提供了两组操作方法：
* '''队列操作'''（FIFO）：如`offer()`、`poll()`、`peek()`。
* '''栈操作'''（LIFO）：如`push()`、`pop()`。

Deque的主要实现类包括：
* `ArrayDeque`：基于动态数组实现，性能高效。
* `LinkedList`：基于链表实现，支持所有Deque操作。

== 核心方法 ==
以下是Deque接口的关键方法：

{| class="wikitable"
! 方法 !! 描述 !! 抛出异常版本 !! 返回特殊值版本
|-
| 插入头部 || `addFirst(e)` || `offerFirst(e)`
|-
| 插入尾部 || `addLast(e)` || `offerLast(e)`
|-
| 移除头部 || `removeFirst()` || `pollFirst()`
|-
| 移除尾部 || `removeLast()` || `pollLast()`
|-
| 查看头部 || `getFirst()` || `peekFirst()`
|-
| 查看尾部 || `getLast()` || `peekLast()`
|}

== 代码示例 ==
以下示例展示如何使用`ArrayDeque`实现栈和队列：

<syntaxhighlight lang="java">
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;

public class DequeExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 作为栈使用（LIFO）
        Deque<String> stack = new ArrayDeque<>();
        stack.push("First");
        stack.push("Second");
        System.out.println(stack.pop()); // 输出: Second

        // 作为队列使用（FIFO）
        Deque<String> queue = new ArrayDeque<>();
        queue.offer("First");
        queue.offer("Second");
        System.out.println(queue.poll()); // 输出: First
    }
}
</syntaxhighlight>

== 实现原理 ==
=== ArrayDeque ===
`ArrayDeque`使用循环数组存储元素，默认初始容量为16。当数组满时自动扩容至原来的2倍。

<mermaid>
graph LR
    A[Head Index] --> B[Element 1]
    B --> C[Element 2]
    C --> D[Tail Index]
</mermaid>

=== LinkedList ===
`LinkedList`通过双向链表实现，每个节点包含前驱和后继指针。

== 实际应用 ==
1. '''撤销操作'''：使用Deque保存操作历史，`push()`记录操作，`pop()`撤销。
2. '''滑动窗口最大值'''：算法中通过Deque高效维护窗口极值。
3. '''任务调度'''：混合使用FIFO和LIFO策略管理任务。

== 性能比较 ==
{| class="wikitable"
! 操作 !! ArrayDeque !! LinkedList
|-
| 插入/删除头部 || O(1) || O(1)
|-
| 插入/删除尾部 || O(1) || O(1)
|-
| 随机访问 || O(n) || O(n)
|}

== 数学表示 ==
Deque的容量增长公式（ArrayDeque）：
<math>capacity_{new} = capacity_{old} \times 2</math>

== 注意事项 ==
* '''线程不安全'''：需手动同步或使用`Collections.synchronizedDeque()`。
* '''空元素限制'''：禁止插入`null`值（`LinkedList`允许）。
* '''初始容量'''：`ArrayDeque`建议预设足够容量避免频繁扩容。

{{Tip|优先使用`ArrayDeque`而非`LinkedList`，除非需要频繁在中间插入/删除。}}

== 总结 ==
Deque接口提供了灵活的双端操作能力，是Java集合框架中兼具队列和栈特性的核心组件。通过选择合适的实现类，可以优化特定场景下的性能表现。

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[[Category:Java]]
[[Category:Java集合框架]]