数据结构-队列（Queue ）

一、什么是队列？
1.先进者先出，这就是典型的“队列”结构。
2.支持两个操作：入队enqueue()，放一个数据到队尾；出队dequeue()，从队头取一个元素。
3.所以和栈一样，队列也是一种操作受限的线性表。

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二、如何实现队列？
1.队列API
public interface Queue<T> {
public void enqueue(T item); //入队
public T dequeue(); //出队
public int size(); //统计元素数量
public boolean isNull(); //是否为空
}

    public class Queue
    {
        private string[] items;
        private int n = 0;

        private int head = 0;
        private int tail = 0;

        public Queue(int capacity)
        {
            items = new string[capacity];
            n = capacity;
        }

        /// <summary>
        /// 入队
        /// </summary>
        /// <param name="str"></param>
        /// <returns></returns>
        public bool enqueue(string str)
        {
            //表示队尾没有空间了
            if (tail == n)
            {
                //队列已满，
                if (head == 0) return false;
                //当队尾没有空间，对头有空间时，将数据迁移
                for (int i = head; i < tail; i++)
                {
                    items[i - head] = items[i];
                }
                tail -= head;
                head = 0;
            }
            items[tail] = str;
            tail++;
            return true;
        }

        /// <summary>
        /// 出队
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public string dequeue()
        {
            //队列为空
            if (tail == head) return "";
            string s = items[head];
            head++;
            return s;
        }
    }

三、队列有哪些常见的应用？
1.阻塞队列
1）在队列的基础上增加阻塞操作，就成了阻塞队列。
2）阻塞队列就是在队列为空的时候，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，然后在返回。
3）从上面的定义可以看出这就是一个“生产者-消费者模型”。这种基于阻塞队列实现的“生产者-消费者模型”可以有效地协调生产和消费的速度。当“生产者”生产数据的速度过快，“消费者”来不及消费时，存储数据的队列很快就会满了，这时生产者就阻塞等待，直到“消费者”消费了数据，“生产者”才会被唤醒继续生产。不仅如此，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，来提高数据处理效率，比如配置几个消费者，来应对一个生产者。
2.并发队列
1）在多线程的情况下，会有多个线程同时操作队列，这时就会存在线程安全问题。能够有效解决线程安全问题的队列就称为并发队列。
2）并发队列简单的实现就是在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取操作。
3）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。
3.线程池资源枯竭是的处理
在资源有限的场景，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。