数据结构-04-队列

1-队列的结构和特点

       生活中我们排队买票，先来的先买，后来的人只能站末尾，不允许插队。先进者先出，这就是典型的"队列"。队列跟栈非常相似，支持的操作也很有限，最基本的操作也是两个：入队enqueue()，放一个数据到队列尾部；出队dequeue()，从队列头部取一个元素。

  比如我们依次入队列元素A-B-C-D，如下图所示：

比如我们依次出队列元素A-B-C，如下图所示：

       所以队列跟栈一样，也是一种操作受限的线性表数据结构。队列的应用也非常广泛，特别是一些具有某些额外特性的队列，比如循环队列、阻塞队列、并发队列。它们在很多偏底层系统、框架、中间件的开发中，起着关键性的作用。比如高性能队列Disruptor、Linux环形缓存，都用到了循环并发队列；Java concurrent并发包利用ArrayBlockingQueue来实现公平锁等。

2-队列的实现

      队列可以用数组来实现，也可以用链表来实现。用数组实现的栈叫作顺序栈，用链表实现的栈叫作链式栈。同样，用数组实现的队列叫作顺序队列，用链表实现的队列叫作链式队列。下面是利用数组实现简易版的队列，里面优化点有很多，大家可以自行实现。

public class MyArrayQueue {
    private Object[] elementData;//存储元素的数组
    private int capacity;//容量
    private int head;//队列的头部下标
    private int tail;//队列的尾部下标

    public MyArrayQueue(int capacity) {
        this.elementData = new Object[capacity];
        this.capacity = capacity;
        this.head = 0;
        this.tail = 0;
    }

    // 入队操作
    public boolean enqueue(Object item) {
        // 数组空间不够了，直接返回false，入队失败。
        if (tail == capacity){
            return false;//这个是简单实现---不涉及到数据，满了直接返回，下标不移动
        }
        // 将item放到下标为count的位置，并且count加一
        elementData[tail] = item;
        ++tail;
        return true;
    }

    // 出队操作
    public Object dequeue() {
        // 如果head == tail 表示队列为空
        if (head == tail) return null;
        // 返回下标为count-1的数组元素，并且栈中元素个数count减一
        Object tmp = elementData[head];
        ++head;
        return tmp;
    }
}

Jdk源码中也有队列相关的，其中Queue接口，

public interface Queue extends Collection

还有一些高级队列，比如阻塞队列，双端队列，并发队列等等。

3-队列的使用

      在实际的业务开发过程中，我们很少自己开发一个队列来实现业务的需求；直接使用sdk中封装好的各种高级队列来满足我们业务需求。比如阻塞队列，并发队列，环状队列；以及我们熟知线程池中，我们对过多的任务也会放进我们使用的高级队列中。