队列定义

先进者先出，这就是典型的“队列”。队列跟栈一样，也是一种操作受限的线性表数据结构。

顺序队列和链式队列

• 顺序队列：用数组实现的队列

// 用数组实现的队列
public class ArrayQueue {// 数组：items，数组大小：nprivate String[] items;private int n = 0;// head表示队头下标，tail表示队尾下标private int head = 0;private int tail = 0;// 申请一个大小为capacity的数组public ArrayQueue(int capacity) {items = new String[capacity];n = capacity;}// 入队public boolean enqueue(String item) {// 如果tail == n 表示队列已经满了if (tail == n) return false;items[tail] = item;++tail;return true;}// 出队public String dequeue() {// 如果head == tail 表示队列为空if (head == tail) return null;// 为了让其他语言的同学看的更加明确，把--操作放到单独一行来写了String ret = items[head];++head;return ret;}
}

问题一：经过不停的入队，出队操作，tail指针移动到最右边时如何处理？

数据搬移：每次出队操作相当于删除数组下标为0的数据，搬移一次，这样操作的时间复杂度为O(n)；

优化方案：如果没有空闲空间了，我们只需要在入队时，再集中触发一次数据的搬移操作。操作时间复杂度为O（1）

数组实现的非循环队列特征：在用数组实现的非循环队列中，队满的判断条件是 tail == n，队空的判断条件是 head == tail。

  // 入队操作，将item放入队尾public boolean enqueue(String item) {// tail == n表示队列末尾没有空间了if (tail == n) {// tail ==n && head==0，表示整个队列都占满了if (head == 0) return false;// 数据搬移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;}

• 链式队列：用链表实现的队列：基于链表的实现，我们同样需要两个指针：head 指针和 tail 指针。它们分别指向链表的第一个结点和最后一个结点。如图所示，入队时，tail->next= new_node, tail = tail->next；出队时，head = head->next;
• 循环队列：数组来实现队列的时候，在 tail==n 时，会有数据搬移操作，如何避免数据搬移？——用循环队列

循环队列的难点：确定好队空和队满的判定条件

那针对循环队列，如何判断队空和队满呢？队列为空的判断条件仍然是 head == tail。

队列满的条件：(tail+1)%n=head。你有没有发现，当队列满时，图中的 tail 指向的位置实际上是没有存储数据的。循环队列会浪费一个数组的存储空间。

循环队列的实现代码：注意其中的 tail = (tail + 1) % n;    head = (head+1)%n;

public class CircularQueue {// 数组：items，数组大小：nprivate String[] items;private int n = 0;// head表示队头下标，tail表示队尾下标private int head = 0;private int tail = 0;// 申请一个大小为capacity的数组public CircularQueue(int capacity) {items = new String[capacity];n = capacity;}// 入队public boolean enqueue(String item) {// 队列满了if ((tail + 1) % n == head) return false;items[tail] = item;tail = (tail + 1) % n;return true;}// 出队public String dequeue() {// 如果head == tail 表示队列为空if (head == tail) return null;String ret = items[head];head = (head + 1) % n;return ret;}
}

阻塞队列和并发队列

阻塞队列：在队列为空的时候，从队头取数据会被阻塞；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。“生产者 - 消费者模型”！是的，我们可以使用阻塞队列，轻松实现一个“生产者 - 消费者模型”！

基于阻塞队列，我们还可以通过协调“生产者”和“消费者”的个数，来提高数据的处理效率。比如前面的例子，我们可以多配置几个“消费者”，来应对一个“生产者”。

并发队列

如何实现一个线程安全的队列？简单粗暴的方式是直接在enqueue()、dequeue（）方法上直接加锁；但是并发度较低；

对于基于数组的循环队列，利用cas操作可以实现更高效的并发；

循环队列比链式队列的应用广泛；

总结：

线程池没有空闲线程时，新的任务请求线程资源时，线程池该如何处理？各种处理策略又是如何实现的呢？

两种处理策略：一种是非阻塞的处理方式，直接拒绝该请求；一种是阻塞的处理方式，将请求排队，等有空闲线程时再取出进行处理；

队列适应于存储排队请求。基于链表和基于数组的实现：基于链表的支持无限队列的无界排队，但是会导致过多的请求排队等待，造成响应时间过长，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。；而基于数组的队列的大小有限，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。关键的是设置一个合理的队列大小。

实际上，对于大部分有限资源的场景，当没有空闲资源基本都可以通过队列的数据结构来实现请求排队。例如数据库连接池