Java数据结构和算法（八）队列

一、什么是队列？

1.先进先出，后进后出，这就是典型的“队列”结构。

2.支持两个操作：入队enqueue()，放一个数据到队尾；出队dequeue()，从队头取一个元素。

3.所以，和栈一样，队列也是一种操作受限的线性表。

二、队列有哪些常见的应用？

1.阻塞队列

1）在队列的基础上增加阻塞操作，就成了阻塞队列。

2）阻塞队列就是在队列为空的时候，从队头取数据会被阻塞，因为此时还没有数据可取，直到队列中有了数据才能返回；如果队列已经满了，那么插入数据的操作就会被阻塞，直到队列中有空闲位置后再插入数据，然后在返回。

3）从上面的定义可以看出这就是一个“生产者-消费者模型”。这种基于阻塞队列实现的“生产者-消费者模型”可以有效地协调生产和消费的速度。当“生产者”生产数据的速度过快，“消费者”来不及消费时，存储数据的队列很快就会满了，这时生产者就阻塞等待，直到“消费者”消费了数据，“生产者”才会被唤醒继续生产。不仅如此，基于阻塞队列，我们还可以通过协调“生产者”和“消费者”的个数，来提高数据处理效率，比如配置几个消费者，来应对一个生产者。

2.并发队列

1）在多线程的情况下，会有多个线程同时操作队列，这时就会存在线程安全问题。能够有效解决线程安全问题的队列就称为并发队列。

2）并发队列简单的实现就是在enqueue()、dequeue()方法上加锁，但是锁粒度大并发度会比较低，同一时刻仅允许一个存或取操作。

3）实际上，基于数组的循环队列利用CAS原子操作，可以实现非常高效的并发队列。这也是循环队列比链式队列应用更加广泛的原因。

3.线程池资源枯竭是的处理

在资源有限的场景，当没有空闲资源时，基本上都可以通过“队列”这种数据结构来实现请求排队

3、循环队列

1、循环队列，原本数组是有头有尾的，是一条直线。把首尾相连，扳成了一个环。

2、在数组实现队列的时候，会有数据搬移操作，要想解决数据搬移的问题，需要像环一样的循环队列。

3、要想写出没有 bug 的循环队列的实现代码，最关键的是，确定好队空和队满的判定条件。

1）队列为空的判断条件仍然是 head == tail。

2）当队满时，(tail+1)%n=head。 tail 指向的位置实际上是没有存储数据的。所以，循环队列会浪费一个数组的存储空间。