Java版数据结构队列

Posted 2022-01-19 chenry777

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1.队列的定义

定义：队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表(线性表)的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾(线性表尾端)，进行删除操作的端称为队头(线性表前端)。队列中没有元素时，称为空队列。

队列的数据元素又称为队列元素。在队列中插入一个队列元素称为入队，从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入，在另一端删除，所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除，故队列又称为先进先出（FIFO—first in first out）线性表，与栈的（LIFO）正好相反。

队列这个概念非常好理解。你可以把它想成排队买票，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”。

2.队列的特点

（1）由线性表构成：链表或者数组

（2）FIFO

3.队列的分类

（1）顺序（单向）队列：（Queue） 只能在一端插入数据，另一端删除数据

生活场景：排队，尾部排入头部走出

（2）循环（双向）队列（Deque）：每一端都可以进行插入数据和删除数据操作

（3）循环单向队列、非循环双向队列

4.队列的基本操作

我们知道，栈只支持两个基本操作：入栈push()和出栈pop()。
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。

所以，队列跟栈一样，也是一种操作受限的线性表数据结构。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。

5.单向队列的实现方式

顺序队列(数组)

链式(链表)

6.循环队列的实现方式

怎么判断队列已经满了？

两种方法：

1.加了一个实际的size变量就可以了。

画一个循环队列满了的图。

2.判断满：(tail+1)%n==head

怎么判断空？tail==head

7.优先队列

回到排队的场景，有些vip客户，总是可以插队。抽奖的时候，

普通用户，vip用户，svip用户。

优先队列：其实就是在插入的时候排了序而已

8.阻塞队列

此种具有特殊特性的队列应用却比较广泛，比如阻塞队列和并发队列。阻塞队列其实就是在队列基础上增加了阻塞操作。简单来说，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，然后再返回。

阻塞队列的应用实例：线程池

线程池里面当任务满时，此时又来一个任务，线程池是如何处理的？具体有哪些策略？这些策略又是
如何实现的？

触发拒绝策略的条件:当线程池的任务缓存队列已满,并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize时，
如果还有任务到来就会采取任务拒绝策略，即会先存缓存队列。

队列：阻塞队列，线程有空闲的时候再从里面拿，就是take/put，如果在公平的情况下，肯定是FIFO，就是我们的队列。
一个是无限的排队队列(链表，千万别用，linkedBlockingQueue)，还有一种就是有界(用数组实现，ArrayBlockingQueue)，
只处理开的空间大小，多了的继续抛出去异常(丢弃)。
在一些小型系统，知道数据需求量不大，可以用LinkBlokingQueue，用ArrayBlockingQueue就行了

有几种拒绝策略：
1、AbortPolicy:该策略是直接将提交的任务抛弃掉，并抛出RejectedExecutionException异常。
2、DiscardPolicy:该策略也是将任务抛弃掉（对于提交的任务不管不问，什么也不做），不过并不抛出异常。
3、DiscardOldestPolicy:该策略是当执行器未关闭时，从任务队列workQueue中取出第一个任务，并抛弃这第一个任务，进而有空间存储刚刚提交的任务。使用该策略要特别小心，因为它会直接抛弃之前的任务。
4、CallerRunsPolicy:该策略并没有抛弃任何的任务，由于线程池中已经没有了多余的线程来分配该任务，
该策略是在当前线程（调用者线程）中直接执行该任务。