数据结构-队列(重新排版)

数据结构-队列

简单介绍

• 队列先进先出,类似一个隧道,先进的车先出隧道。
• 作为一种非常基础的数据结构，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。
• 队列和栈一样，也是一种抽象的数据结构,用数组实现叫顺序队列，用链表实现叫链式队列
• 队列包含对头(head)，对尾(tail)

循环队列

• 首尾相连
• 需要注意判断队空队满的临界条件，当队满时，满足(tail+1)%n=head
  

  

阻塞队列

• 在队列为空的时候，从队头取数据会被阻塞。因为此时还没有数据可取，直到队列中有了数据才能返回;如果队列已经满了，那么插入数据的操作就会被阻塞，直到队列中有空闲位置后再插入数据，然后再返回
  

  

• 可以使用阻塞队列，轻松实现一个"生产者-消费者模型"
• 可以多建几个消费者进行消费,在多线程情况下就会产生并发问题，从而引出了并发队列
  

  

并发队列

• 线程安全的队列我们叫作并发队列
• 最简单直接的实现方式是直接在enqueue()、dequeue()方法上加锁，但是锁粒度大并发度会比较低，同一时刻仅允许一个存或者取操作。实际上，基于数组的循环队列，利用CAS原子操作，可以实现非常高效的并发队列。这也是循环队列比链式队列应用更加广泛的原因

线程池处理策略

• 非阻塞的处理方式，直接拒绝任务请求

• 将请求排队，等到有空闲线程时，取出排队的请求继续处理

• 基于链表的实现方式，可以实现一个支持无限排队的无界队列(unbounded queue)，但是可能会导致过多的请求排队等待，请求处理的响应时间过长。所以针对响应时间比较敏感的系统，基于链表实现的无限排队的线程池是不合适的。

• 基于数组实现的有界队列(bounded queue)，队列的大小有限，所以线程池中排队的请求超过队列大小时，接下来的请求就会被拒绝，这种方式对响应时间敏感的系统来说，就相对更加合理。不过，设置一个合理的队列大小，也是非常有讲究的。队列太大导致等待的请求太多，队列太小会导致无法充分利用系统资
  源、发挥最大性能。

• 除了前面讲到队列应用在线程池请求排队的场景之外，队列可以应用在任何有限资源池中，用于排队请求，比如数据库连接池等。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请求排队。