队列分类

1、简介

队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。

队列的数据元素又称为队列元素。在队列中插入一个队列元素称为入队，从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入，在另一端删除，所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除，故队列又称为先进先出（FIFO—first in first out）线性表。

2、根据有界/无界划分

2.1、有界队列

就是有固定大小的队列。比如设定了固定大小的 LinkedBlockingQueue，又或者大小为 0，只是在生产者和消费者中做中转用的 SynchronousQueue。

常见的有界队列为：

1）ArrayBlockingQueue 基于数组实现的阻塞队列

2）LinkedBlockingQueue 其实也是有界队列，但是不设置大小时就是无界的。

ArrayBlockingQueue 与 LinkedBlockingQueue 对比：ArrayBlockingQueue 实现简单，表现稳定，添加和删除使用同一个锁，通常性能不如后者；LinkedBlockingQueue 添加和删除两把锁是分开的，所以竞争会小一些

3）SynchronousQueue 比较奇葩，内部容量为零，适用于元素数量少的场景，尤其特别适合做交换数据用，内部使用 队列来实现公平性的调度，使用栈来实现非公平的调度，在Java6时替换了原来的锁逻辑，使用CAS代替了。

2.2、无界队列

指的是没有设置固定大小的队列。这些队列的特点是可以直接入列，直到溢出。当然现实几乎不会有到这么大的容量（超过 Integer.MAX_VALUE），所以从使用者的体验上，就相当于 “无界”。比如没有设定固定大小的 LinkedBlockingQueue。

常见的无界队列为：

1）ConcurrentLinkedQueue 无锁队列，底层使用CAS操作，通常具有较高吞吐量，但是具有读性能的不确定性，弱一致性——不存在如ArrayList等集合类的并发修改异常，通俗的说就是遍历时修改不会抛异常

2）PriorityBlockingQueue 具有优先级的阻塞队列

3）DelayedQueue 延时队列，使用场景

缓存：清掉缓存中超时的缓存数据

任务超时处理

补充：内部实现其实是采用带时间的优先队列，可重入锁，优化阻塞通知的线程元素leader

4）LinkedTransferQueue 简单的说也是进行线程间数据交换的利器，在SynchronousQueue 中就有所体现，并且并发大神 Doug Lea 对其进行了极致的优化，使用15个对象填充，加上本身4字节，总共64字节就可以避免缓存行中的伪共享问题，其实现细节较为复杂，可以说一下大致过程：

比如消费者线程从一个队列中取元素，发现队列为空，他就生成一个空元素放入队列 , 所谓空元素就是数据项字段为空。然后消费者线程在这个字段上旅转等待。这叫保留。直到一个生产者线程意欲向队例中放入一个元素，这里他发现最前面的元素的数据项字段为 NULL，他就直接把自已数据填充到这个元素中，即完成了元素的传送。大体是这个意思，这种方式优美了完成了线程之间的高效协作。

3、根据阻塞/非阻塞划分

3.1、阻塞队列

阻塞队列（BlockingQueue）是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作支持阻塞的插入和移除方法。

1）支持阻塞的插入方法：意思是当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，直到队列不满。

2）支持阻塞的移除方法：意思是在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。

阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是向队列里添加元素的线程，消费者是从队列里取元素的线程。阻塞队列就是生产者用来存放元素、消费者用来获取元素的容器。

3.2、非阻塞队列

ConcurrentLinkedQueue是一个基于链接节点的无界线程安全队列，它采用先进先出的规则对节点进行排序，当我们添加一个元素的时候，它会添加到队列的尾部；当我们获取一个元素时，它会返回队列头部的元素。

入队和出队操作均利用CAS（compare and set）更新，这样允许多个线程并发执行，并且不会因为加锁而阻塞线程，使得并发性能更好。

4、根据存储结构划分

4.1、链式队列

链式队列是队列的实现方式之一。链式队列内部使用带头结点的单向链表来实现。它的好处的是灵活，队列容量理论上是不受限制的。

4.2、循环队列

为充分利用向量空间，克服"假溢出"现象的方法是：将向量空间想象为一个首尾相接的圆环，并称这种向量为循环向量。存储在其中的队列称为循环队列（Circular Queue）。循环队列是把顺序队列首尾相连，把存储队列元素的表从逻辑上看成一个环，成为循环队列。

4.3、单向队列

队列是只允许在一端进行插入操作,在另外一段进行删除操作的线性表，队列不允许在中间部位进行操作，先进先出(First In First Out)

4.4、双端队列（又叫双向队列）

双端队列是一种两端都可以 删除元素和追加元素的线性结构。双端队列比普通的队列更加灵活。双端队列可以用双向链表实现。