程序员的进阶课-架构师之路（5）-队列

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一、队列的定义

队列（queue）是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（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，进行删除操作的端称为队头。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。

二、队列的示意图

三、队列的实现方式

Queue是一种很常见的数据结构类型，在Java里面Queue是一个接口，它只是定义了一个基本的Queue应该有哪些功能规约。实际上有多个Queue的实现，有的是采用线性表实现，有的基于链表实现。还有的适用于多线程的环境。java中具有Queue功能的类主要有如下几个：AbstractQueue, ArrayBlockingQueue, ConcurrentLinkedQueue, LinkedBlockingQueue, DelayQueue, LinkedList, PriorityBlockingQueue, PriorityQueue和ArrayDeque。

1. 　　单向队列（Queue）：只能在一端插入数据，另一端删除数据。
2. 　　双向队列（Deque）：队列的两端都可以进行插入数据和删除数据操作。

JDK中几个常见队列之间的类关系图如下：

四、队列的常用方法

public interface Queue<E> extends Collection<E> {  
    boolean add(E e); // 添加元素到队列中，相当于进入队尾排队。超出队列界限时抛异常   
    boolean offer(E e);  //添加元素到队列中，相当于进入队尾排队.超出队列界限时返回false
    E remove(); //移除队头元素。超出队列界限时抛异常 
    E poll();  //移除队头元素.超出队列界限时返回false
    E element(); //获取但不移除队列头的元素，如果为空抛NoSuchElementException异常    
    E peek();  //获取但不移除队列头的元素，队列为空返回null
} 

五、Deque的特殊之处

按照我们一般的理解，Deque是一个双向队列，这将意味着它不过是对Queue接口的增强。

如果仔细分析Deque接口代码的话，我们会发现它里面主要包含有4个部分的功能定义。

1. 双向队列特定方法定义。
2.  Queue方法定义。
3.  Stack方法定义。
4.  Collection方法定义。

第3，4部分的方法告诉我们，具体实现Deque的类也可以把他们当成Stack和普通的Collection来使用。

六、队列的本质

1. a0为队列的第一个元素，只有一个后继
2. an为队列的最后一个元素，只有一个前驱
3. 除a0和an外的其它元素ai，既有前驱，又有后继
4. 队列能够逐项访问和顺序存取

七、你曾经用到的队列

1. 消息队列
2. 排队进站
3. Redis 队列实现秒杀/抢购

八、栈和队列小总结

　通过前面讲的栈以及本篇讲的队列这两种数据结构，总结一下：

1. 栈、队列通常是用来简化某些程序操作的数据结构，而不是主要作为存储数据的；
2. 在这些数据结构中，只有一个数据项可以被访问；
3. 栈允许在栈顶压入（插入）数据，在栈顶弹出（移除）数据，但是只能访问最后一个插入的数据项，也就是栈顶元素；
4. 队列（单向队列）只能在队尾插入数据，对头删除数据，并且只能访问对头的数据。而且队列还可以实现循环队列，它基于数组，数组下标可以从数组末端绕回到数组的开始位置；
5. 这些数据结构都能由数组实现，但是可以用别的机制（后面讲的链表、堆等数据结构）实现。

队列的实现类很多，后面我们会专门看JDK的源码，通过源码来进一步加深对队列的理解和认识。

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参考文章：

1. https://blog.csdn.net/f2006116/article/details/51375470
2. https://www.cnblogs.com/ciyeer/p/9031480.html
3. https://www.cnblogs.com/ysocean/p/7921930.html