隊列定義

先進者先出，這就是典型的“隊列”。隊列跟棧一樣，也是一種操作受限的線性表數據結構。

順序隊列和鏈式隊列

• 順序隊列：用數組實現的隊列

// 用數組實現的隊列 public class ArrayQueue {// 數組：items，數組大小：nprivate String[] items;private int n = 0;// head表示隊頭下標，tail表示隊尾下標private int head = 0;private int tail = 0;// 申請一個大小為capacity的數組public ArrayQueue(int capacity) {items = new String[capacity];n = capacity;}// 入隊public boolean enqueue(String item) {// 如果tail == n 表示隊列已經滿了if (tail == n) return false;items[tail] = item;++tail;return true;}// 出隊public String dequeue() {// 如果head == tail 表示隊列為空if (head == tail) return null;// 為了讓其他語言的同學看的更加明確，把--操作放到單獨一行來寫了String ret = items[head];++head;return ret;} }

問題一：經過不停的入隊，出隊操作，tail指針移動到最右邊時如何處理？

數據搬移：每次出隊操作相當于刪除數組下標為0的數據，搬移一次，這樣操作的時間復雜度為O(n)；

優化方案：如果沒有空閑空間了，我們只需要在入隊時，再集中觸發一次數據的搬移操作。操作時間復雜度為O（1）

數組實現的非循環隊列特征：在用數組實現的非循環隊列中，隊滿的判斷條件是 tail == n，隊空的判斷條件是 head == tail。

// 入隊操作，將item放入隊尾public boolean enqueue(String item) {// tail == n表示隊列末尾沒有空間了if (tail == n) {// tail ==n && head==0，表示整個隊列都占滿了if (head == 0) return false;// 數據搬移for (int i = head; i < tail; ++i) {items[i-head] = items[i];}// 搬移完之后重新更新head和tailtail -= head;head = 0;}items[tail] = item;++tail;return true;}

• 鏈式隊列：用鏈表實現的隊列：基于鏈表的實現，我們同樣需要兩個指針：head 指針和 tail 指針。它們分別指向鏈表的第一個結點和最后一個結點。如圖所示，入隊時，tail->next= new_node, tail = tail->next；出隊時，head = head->next;
• 循環隊列：數組來實現隊列的時候，在 tail==n 時，會有數據搬移操作，如何避免數據搬移？——用循環隊列

循環隊列的難點：確定好隊空和隊滿的判定條件

那針對循環隊列，如何判斷隊空和隊滿呢？隊列為空的判斷條件仍然是 head == tail。

隊列滿的條件：(tail+1)%n=head。你有沒有發現，當隊列滿時，圖中的 tail 指向的位置實際上是沒有存儲數據的。循環隊列會浪費一個數組的存儲空間。

循環隊列的實現代碼：注意其中的?tail = (tail + 1) % n;? ? head = (head+1)%n;

public class CircularQueue {// 數組：items，數組大小：nprivate String[] items;private int n = 0;// head表示隊頭下標，tail表示隊尾下標private int head = 0;private int tail = 0;// 申請一個大小為capacity的數組public CircularQueue(int capacity) {items = new String[capacity];n = capacity;}// 入隊public boolean enqueue(String item) {// 隊列滿了if ((tail + 1) % n == head) return false;items[tail] = item;tail = (tail + 1) % n;return true;}// 出隊public String dequeue() {// 如果head == tail 表示隊列為空if (head == tail) return null;String ret = items[head];head = (head + 1) % n;return ret;} }

阻塞隊列和并發隊列

阻塞隊列：在隊列為空的時候，從隊頭取數據會被阻塞；如果隊列已經滿了，那么插入數據的操作就會被阻塞，直到隊列中有空閑位置后再插入數據，然后再返回。“生產者 - 消費者模型”！是的，我們可以使用阻塞隊列，輕松實現一個“生產者 - 消費者模型”！

基于阻塞隊列，我們還可以通過協調“生產者”和“消費者”的個數，來提高數據的處理效率。比如前面的例子，我們可以多配置幾個“消費者”，來應對一個“生產者”。

并發隊列

如何實現一個線程安全的隊列？簡單粗暴的方式是直接在enqueue()、dequeue（）方法上直接加鎖；但是并發度較低；

對于基于數組的循環隊列，利用cas操作可以實現更高效的并發；

循環隊列比鏈式隊列的應用廣泛；

總結：

線程池沒有空閑線程時，新的任務請求線程資源時，線程池該如何處理？各種處理策略又是如何實現的呢？

兩種處理策略：一種是非阻塞的處理方式，直接拒絕該請求；一種是阻塞的處理方式，將請求排隊，等有空閑線程時再取出進行處理；

隊列適應于存儲排隊請求。基于鏈表和基于數組的實現：基于鏈表的支持無限隊列的無界排隊，但是會導致過多的請求排隊等待，造成響應時間過長，針對響應時間比較敏感的系統，基于鏈表實現的無限排隊的線程池是不合適的。；而基于數組的隊列的大小有限，所以線程池中排隊的請求超過隊列大小時，接下來的請求就會被拒絕，這種方式對響應時間敏感的系統來說，就相對更加合理。關鍵的是設置一個合理的隊列大小。

實際上，對于大部分有限資源的場景，當沒有空閑資源基本都可以通過隊列的數據結構來實現請求排隊。例如數據庫連接池

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的09 | 队列：队列在线程池等有限资源池中的应用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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