数据结构与算法：队列在有限资源池的应用

一、概念

先进先出，分为入队和出队。入队：放一个数据到队列尾部；出队：从队列头部取一个元素。

用数组实现的队列叫作顺序队列，用链表实现的队列叫作链式队列。

二、顺序队列

如图，abcd依次如对之后，队列中head指针指向下标为0的位置，tail指针指向下标为4的位置

当调用两次出队操作，队列中head指针指向下标为2的位置，tail指针仍指向下标为4的位置

随着数据入队和出队操作，head和tail都会持续往后移动。当tail移到最右边，即使数组中没有空闲空间，也无法继续往列表中添加数据了。所以要进行数据搬移（如果没有空闲空间，需要在入队时，集中触发一次数据的搬移操作）
当队列的 tail 指针移动到数组的最右边后，如果有新的数据入队，我们可以将 head 到 tail 之间的数据，整体搬移到数组中 0 到 tail-head 的位置。

三、链式队列

四、循环队列

数组实现队列时会有数据搬移操作，要想解决数据搬移问题，就需要循环队列

五、阻塞队列和并发队列

**阻塞队列：**在队列为空时，从队头取数据会被阻塞；如果队列已经满了，向队尾插入数据会被阻塞，直到队列中有空闲位置再插入。
**应用：**生产者消费者模式

生产者生产速度过快，消费者还来不及消费，存储数据的队列很快就会满了，这时候，生产者阻塞等待，直到消费者消费了数据，生产者才会唤醒继续生产。我们还可以通过多配置几个消费者来提高数据处理效率。
多线程同时操作队列，会出现线程安全问题，所以有线程安全的队列，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。

六、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？有界队列无界队列

一般有两种处理策略，一种是非阻塞的处理方式，直接拒绝任务请求；一种是阻塞的处理方式，将请求排队，等到空闲线程时，取出排队的请求继续处理。
基于链表的实现，可以实现一个支持无限排队的无界队列。但是可能会导致任务过多，响应时间过长，所以针对响应时间敏感的系统，基于链表实现的无限排队的线程池是不合适的。
基于数组的有界队列，队列大小有限，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，对于响应敏感的系统合理。但是合理设置一个队列的大小也很讲究，队列太大导致等待请求太多，队列太小可能无法利用好系统资源。