队列

0x00 基本概念

和栈一样，队列也是一种受操作限制的线性表，和栈相反的是队列是先进先出，最基本的操作也是两个，入队和出队。

队列应用非常广泛，特别是一些具有额外特性的队列，比如：循环队列、阻塞队列、并发队列等。
高性能队列Disruptor、linux环形缓存都用到了循环并发队列，java concurrent并发包利用ArrayBlockingQueue来实现公平锁

0x01 顺序队列&链式队列&循环队列

和栈一样，队列也可以使用数组或链表来实现，数组实现的队列叫顺序队列，链表实现的叫链式队列

• 顺序队列

由于数组长度不能修改，所以顺序队列大小也要提前给出，队列需要维护两个指针，分别指向队首和队尾，当队尾到达数组最后时，队首由于出队操作可能不在数组头部，这时数组前面有部分空间是没有使用的，这时需要把所有数据前移，这一步可以放在每次入队的时候判断，集中搬迁

队空判断：head==tail
队满判断：tail==n && head==0

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• 链式队列

链式队列使用链表实现，也是两个指针head、tail分别指向队首和队尾，出队时返回head指向的元素，然后将head指向head的next，入队时，将元素插入tail的next，然后将tail指向next，注意队列为空时的判断，还有当只剩最后一个元素时，出队，此时head指向null，要注意修改tail的指向

队空判断：head==null
队满判断：不用判断，注意一下tail==null的情况就行了

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• 循环队列

循环队列看起来像一个环，没有首尾，和数组比，没有了首尾，这样我们可以避免数据的搬迁工作，循环队列的实现，最关键的是队空和队满时的判断，以数组实现为例：假设数组长度n、队首指针head（指向将要出队的位置）、队尾指针tail（指向将要入队的位置）

顺序队列中，tail也是指向将要入队的位置，当队列满时tail索引为n，且head索引为0，当队列空时head和tail索引相等。

在循环队列中，为空时，head和tail相等，队列满时，tail的下一个是head，为了与队空时区分，这里会浪费一个位置。所以当tail下一个位置为head时，就不在入队，

队空判断：队首指针和队尾指针相等 head==tail
队满判断：tail的下一个位置是head，数组索引时0～n-1，所以tail+1==head，还有一种特殊情况，tail=n-1,head=0，所以结合起来得到 (tail+1)%n == head

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0x02 课后思考

1、除了线程池这种池结构会用到队列排队请求，你还知道有哪些类似的池结构或者场景中会用到队列的排队请求呢？

实际上，对于大部分资源有限的场景，当没有空闲资源时，基本上都可以通过队列这种数据结构来实现，还有分布式消息队列，例如kafka也是一种队列

2、今天讲到并发队列，关于如何实现无锁并发队列，网上有非常多的讨论。对这个问题，你怎么看呢？

无锁队列可以使用cas（Compare and Swap）原子操作来实现，入队前获取tail位置，入队时比较tail是否变化，如果没变，则允许入队，反之入队失败，出队则是获取head位置，进行cas