09丨队列：队列在线程池等有限资源池中的应用1

队列是一种数据结构，遵循“先进先出”（FIFO）的原则，即最先插入的元素最先被删除。在计算机科学中，队列在处理有限资源的场景中，如线程池，扮演着重要的角色。线程池是预先设定大小的线程集合，用于管理并发任务的执行。当线程池达到其最大容量时，新请求的任务不会立即执行，而是被放入队列等待，直到有线程可用。 线程池中的队列处理策略主要有两种：一是拒绝服务，即当线程池满时，直接拒绝新的任务请求；二是等待队列，新任务会被加入到队列尾部，等待当前运行的线程完成后再按顺序执行。这些策略的实现依赖于队列的数据结构。 队列的基本操作包括入队（enqueue）和出队（dequeue）。入队是在队列尾部添加元素，而出队是从队列头部移除元素。这种操作方式确保了元素的顺序执行。 队列的实现有两种主要方式：顺序队列（基于数组）和链式队列（基于链表）。在顺序队列中，数组作为底层存储，通过head和tail两个指针分别表示队头和队尾的位置。当tail等于数组长度时，表示队列已满；当head等于tail时，表示队列为空。在Java中，数组实现的队列可能会遇到“假溢出”的问题，即数组未满但看起来已满，因为head和tail重合了。解决这个问题的一种方法是使用环形数组，使得tail可以再次回到数组的起点。 链式队列则是通过链表来实现，每个节点包含数据和指向下一个节点的引用。链式队列在插入和删除操作上通常比顺序队列更高效，因为它不需要考虑数组的界限和移动元素。链表的头节点表示队头，尾节点表示队尾。 在实际应用中，队列的变种如循环队列、阻塞队列和并发队列在多线程编程、并发系统和操作系统中有着广泛的应用。例如，Disruptor是一个高性能的消息队列，利用循环队列实现零拷贝和最小锁竞争；Linux的环形缓存使用了类似的技术；Java的并发包（java.util.concurrent）中的ArrayBlockingQueue是一个线程安全的阻塞队列，常用于实现公平锁和其他并发原语。 了解并熟练掌握队列及其变种的使用，对于理解和优化多线程环境下的系统性能至关重要。在设计和实现涉及资源调度和任务管理的系统时，队列是不可或缺的数据结构。