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1-2 线程池与任务队列(Task-Queue)
队列基础知识
排队就是简单的一个队列。
最基础的操作：
入队出队，从尾进(push)，从头出(pop)，先进先出。
队列基于数组的实现方式：
head为队列头，tail为队列尾。
队列的
插入和删除对应着入队和出队。
队列的出队怎么实现呢？如图：
我们发现head从指向0变为指向1了，tail从指向5变为指向4了，也就是说head指哪，哪就是头，tail指哪，哪就是尾。
在数组中我们想要删除1，我们把1拿掉之后，2,3,4,5各往前挪一下，这样是非常麻烦的，但队列就可以很巧妙的解决这个问题，我们没有必要真正把1这个内容删掉，只需要让我们的head + 1就可以了。
队列的入队怎么实现呢？如图
我们想要插入一个元素，直接让tail往后移一位就好了。
队列的假溢出
当我们想插入一个元素的时候，tail指向了9的后面，但我数组的length = 9，继续插入的话就溢出了，在这个最普通的队列，我们称之为假溢出，为什么叫假溢出？虽然说tail没有办法往后指了，但是前面删除掉的 1,2,3 的位置是可以用的，如果head往后移一位，那前面的位置我们就再也不用它了吗？这其实是一种空间上的浪费，你已经申请它了，用完它就扔掉了，这样是不允许的。前面的位置我们可以循环利用，在数组中它的第0位还是1，第1位还是2，但是在逻辑层面我们认为下标 0,1,2 这三位已经不用了，我们把它看做为空，让tail指向数组下标为0的位置，如图：
这样我们就将10插入进去了，同时形成了循环队列，当我们再插入11和12的时候，此时tail和head指向了同一个位置，当tail = head时，称为我们的队列满了，虽然说我们的队列可以循环利用，但头跟尾指到一起的时候，队列就是满的状态。
以上都是基于数组实现的队列，如果是基于链表实现队列的话，它还会有循环队列这个东西了吗？我们就不需要这个循环了，只要内存够用，tail可以无限的往下移动，head之前不要的元素直接将它free掉，链表实现队列有优点，数组实现队列也有优点，可以看我上一篇的文章，链表和数组的结构性能对比，所以选型要根据我们的实际需求来选。
队列的典型应用场景
CPU的超线程技术就是采用的队列，想象一下我们买cpu的时候，有双核、四核、八核，我们每一个核心是根据队列来处理任务的，我们的操作系统把相应的计算任务塞到cpu里面去，cpu从第一个任务开始处理，处理完了将任务返回，这个cpu管道的外在表现就是一个队列。
假如我现在想创建一个线程，创建好了之后我们又想再创建三个，然后又想把刚创建好的两个线程删掉，大家想象一下，如果我们的进程遇到了这样的一个场景，我们需要频繁的申请和销毁线程，线程处理完一个事件立刻就销毁了，但是没过一会这个线程就又有了一个任务，所以又要创建一个线程再处理，这也是我们多线程非常常见的一个问题，这个问题影响我们整个系统的性能，为什么呢？因为我们线程的创建是非常重量级的一个行为，它不像我们 int 一个变量特别特别的快，它是一个很花时间，很慢的一个操作，它带来了很大的上下文切换，我们应该尽量的避免多线程大量的申请和销毁，那我们该怎样避免呢？我们可以将我们的线程池化，如图：
创建一个线程池，让它代替我们管理这些线程，如果我想要用这个线程，就从你这里拿，我用完了再把线程给你，放在你这里保管着，不销毁，这样就避免了线程的频繁申请和销毁的过程，在程序当中我们用这样一个技术来管理我们这些”昂贵的东西“。
但是这个线程池还是会有一些问题的，我们四个线程分别都在执行任务，那这时候又来了一个任务，我们没有多余的线程了，这时候看起来我们只能将它拒之门外，但这样明显是很不友好的。
所以我们可以在线程池中创建一个任务队列，放不下的话咱们就排个队，新来的任务我们都放进队列里面，这个队列在线程池里充当缓冲区一样的角色。
队列在工业中最常用的作用就是缓冲。
LeetCode真题
经典面试题—队列的封装与使用
LeetCode622.设计循环队列
难度：mid
基础数组实现一个循环队列。
对循环队列的概念有点模糊请移步上面看基础知识。
代码很简单，但对比最简单的队列加了一个防止溢出的取余操作，直接看我的题解即可。
LeetCode题解：代码实现
LeetCode641.设计循环双端队列
难度：mid
跟上题类似，同样基于数组实现，但是队列是双端队列，两头都可以插入和删除元素，直接看题解。
LeetCode题解：代码实现
LeetCode1670.设计前中后队列
难度：mid
本题的队列不仅仅可以从前后插入，在中间也可以插入。
前面都是用数组来设计队列，这题我们用链表来封装队列。
我们可以创建两个队列，并用链表来做，在前面我们说了，如果遇到队列中元素频繁的插入和删除，我们用链表是更好实现的。
我们维护两个双向队列，一个队列A，一个队列B，如果想从头插入元素，我们就插入到A中，如果从尾插入元素，我们就插入到B中，那么中间的插入和删除怎么办呢？如果A和B的大小相等，元素都是2个的时候，我们中间的插入和删除操作都放在A的尾部进行，A的尾部就相当于中间位，但我们还要保证A和B大小的平衡性，A和B的大小相等我们取不到中间位置时，虽然说从中间插入到A里面了，但我们之后的插入就一定要插入在B的头部，保证A和B的差值不能超过1。
这题用了三层封装，首先最底层用链表封装一个队列，然后创建两个队列来封装这个前中后队列。
根据题解注释来看代码。
LeetCodet题解：代码实现
以上这三题考验的都是我们的编码能力。
LeetCode933.最近的请求次数
难度：easy
返回在[t - 3000, t]的请求数，根据我画的图来看，[1 - 3000, 1]也就是[0, 1]只有1这个值，所以返回1；[100 - 3000, 100]也就是[0, 100]中有1和100，所以返回2；[3001 - 3000, 3001]也就是[1, 3001]中有1,100,3001，所以返回3；[3002 - 3000, 3002]也就是[2, 3002]中有100,3001,3002，所以返回3；最后的区间中，1这个值过期了，所以他不在区间内，我们发现1是最先请求的，也是最先过期的，这样的模式跟我们的队列很类似，本题：先请求，先过期，队列：先进，先出，所以我们可以用队列来解决这题。
我们来使用一下java中自带的队列：Queue接口，LinkedList类实现了Queue接口。
小trick
尽量使用
offer()方法添加元素，使用poll()方法移除元素，add()和remove()方法在失败的时候会抛出异常。
LeetCode题解：代码实现
总结
队列的两种实现方式：数组，链表
队列大概分为这几种：普通队列，双端队列，循环队列，循环双端队列，前中后队列。
队列在工程中的应用大部分都是作为一个缓冲层。
队列在后续章节的搜索会用到，它是广搜bfs的一个辅助工具。
队列的实现很简单，但越简单也越重要，它是很多高级数据结构底层的实现。