4.队列（学习笔记）

什么是队列

    队列很简单，就像排队买票一样，先来的先买，后来的后买，先进者先出，后进者后出，这就是典型的“队列”，队列也是一种操作受限的线性表数据结构。

顺序队列

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    如上是数组队列的一种实现，但是存在问题，在每次进出队列的时候，实际上对头下标和队尾下标都是向后移动的，这样就造成了一个问题，队列前面明明有空，但插不进来。所以要进行改进完善，如下图：

    就像是在数组中删除某一个数据，后面的所有数据都要发生数据搬移，这样的话时间复杂度每执行一次都是O(n)，这样来做很不合理，所以，其实，没必要在每次出队列的时候就进行数据搬移（将head放在0），只需要在入队列时进行判断，如果队列已满，并且head不为零（即0下标的数据为空），这样再进行数据搬移即可，可以大大降低时间复杂度。出队列不变，入队列增加判断是否数据搬移即可，如下代码实现：

    看的时候心里一直有一个问题，所谓的数据搬移，其实就是给把head到tail下标下对应的数据，赋值给0~tail-head下标下，但是下标为tail对应的数据呢，不还是有值的嘛，是的，但是并不影响啊，后面进去队列的将它覆盖就好了。其实是如下图这样的，自己的想法，未得到证实，但应该是没错的。

链式队列

循环队列

    刚才在用顺序链表时会出现数据搬移的操作，这样操作性能就会出现影响。循环队列则可以避免这种问题。

    如上图所示，在循环队列中加入一个新元素a，就放在了7位置下，而这时，tail不会在加1，而是向后移动一位到0，这样，就不用在进行数据的搬移，而循环队列是否为空的判断和顺序队列是一样的，当head==tail时即为空，满的判断是如下这种情况：(tail+1)%n=head，而每次想让head/tail向前移动一位）head/tail = (head+1)% n

阻塞队列和并发队列

    阻塞队列：其实就是在队列上加阻塞操作，简单来说，就是当队列为空时，从队头取数据会阻塞，直到有了数据才能返回，当队列满了的时候同理。

    线程安全的队列叫做并发队列。想要实现并发队列，最简单直接的方式，就是在进队列enqueue()和出队列dequeue()方法上加上锁。

问题拓展

    ①当线程池没有空闲线程，新的任务请求线程资源时，线程池该如何处理？处理的策略是怎么实现的。（实际上，对于大部分资源有限的场景，当没有空闲资源时，基本上都是通过“队列”这种数据结构进行排队，比如说数据库连接池）

    主要分为两种处理方式，一种是非阻塞的处理方式，直接拒绝；另一种是采用阻塞的处理方式，将请求排队，等到有空闲线程时，取出排队的请求对其进行处理。而这些请求就存放在队列中，先进先出，后进后出，来确保起公平性。队列的实现方式又有两种，一种是基于数组实现，一种是基于链表实现，基于链表实现，可以实现一个支持无限排队的无界队列，但是可能导致过多的请求排队等待，请求时间可能会非常长，一些对于时间比较敏感的系统可能就不太合适。而基于数组实现的有界队列，队列的大小有限，这种方式对于时间较为敏感的系统就会比较合理，但是可能会无法充分利用系统资源，造成性能的浪费。

（本文是个人听课笔记，不少东西摘取于王争老师的原文，原文链接http://gk.link/a/10aMZ）