什么是队列
队列（Queue）是一种特殊的数据结构，它遵循先进先出（FIFO，First In First Out）的原则。这意味着队列的第一个元素是最先被添加的，也是最先被移除的，而队列的最后一个元素是最后被添加的，也是最后被移除的。我举一个比较通俗易懂的例子，就是你排队去买早餐，先来的先买，后来的去排队再买，这就是一个生活中的小事例。为了加深大家的印象，我画了一张队列的图如下所示:
从图中可以看出队列也是一种操作受限制的线性表结构，入队和出队被限制在两端进行，而栈被限制在一端进行入栈，出栈。那如何实现队列，请看下面讲解。
队列的实现方式:
1.通过模拟数组来实现.
首先我们初始化一个数组，并设定一个数组的最大内存空间，然后给定一个head队头指针，tail队尾指针，初始值head=0,tail=0,那接下来如何入队，如何出队呢?我们要先思考一下，什么情况下可以入队呢，当然是队列空间没满的情况，那出队呢，队列不为空。用head和tail如何表示?当tail head,队列为空,(tail+1)最大内存空间时，队列满了。了解完了入队，出队的执行条件后，我们用图来演示入队，出队,如图所示:
初始状态:
插入了三个元素入队之后tail指针的指向如图所示:
arr[tail++]=插入的数据值
删除元素data1时 head指向如图所示:
head++;
看到这里，眼睛比较尖的小伙伴可能会有疑问，那出队之后的内存空间是不是浪费掉了?答案是，是的。有没有什么好的解决方法呢？小伙伴们此刻可以自己暂停一下，花个几分钟思考一下。
我来揭晓答案了，我们可以用循环队列来解决，就是将一个线性的队列转换成一个圆形的队列,如图所示:
那要写出不出错误的队列操作代码，我觉得关键是要找到队满，队空的条件。在非循环队列队空的条件是headtail,在循环队列中也一样,但是队满就不一样。非循环队列是tailmaxSize(最大内存空间)，而循环队列是(tail+1)%maxSizehead,大家可以自己在纸上画一画得出该结论，我相信你们的智慧。
有了以上的知识储备后，代码就很好写了。我做了一个小总结，代码如下:
public class CircularQueue {
private int[] queue;//初始化一个数组
private int front;//队头指针
private int rear;//队尾指针
private int capacity;//最大内存空间
public CircularQueue(int capacity) {//初始化该类的属性值
this.capacity = capacity;
this.queue = new int[capacity];
this.front = 0;
this.rear = 0;
}
public boolean enqueue(int item) {//入队的方法
if (isFull()) {//如果满了，入队失败
return false;
}
queue[rear] = item;
rear = (rear + 1) % capacity;
return true;
}
public int dequeue() {//出队的方法
if (isEmpty()) {//如果队空，则出队失败.
throw new RuntimeException("Queue is empty");
}
int item = queue[front];
front = (front + 1) % capacity;
return item;
}
public boolean isEmpty() {//队头队尾值相等则队空
return front==rear;
}
public boolean isFull() {//判断队满
return (rear + 1) % capacity == front;
}
public static void main(String[] args) {
CircularQueue cQueue = new CircularQueue(5);
// 入队操作
cQueue.enqueue(1);
cQueue.enqueue(2);
cQueue.enqueue(3);
// 出队操作
System.out.println("Dequeued item: " + cQueue.dequeue());
// 继续入队操作
cQueue.enqueue(4);
cQueue.enqueue(5);
cQueue.enqueue(6);
// 尝试入队，队列已满
System.out.println("Enqueue 7: " + cQueue.enqueue(7)); // 应返回false
}
}
2.通过Java封装的常用容器:
实现接口Queue的有类PriorityQueue,也叫优先队列，是一种将元素有序排列的队列,默认的是小根堆，也就是从小到大进行排序。还有类LinkedList，也叫双链表，维护的元素值无序排列。
常见的封装使用函数有:
add()：在队尾添加元素
remove()：删除并返回队头
isEmpty()：是否为空
size()：返回长度
peek()：返回队头
clear()：清空
这种实现队列的方式是不是很简单啊。学习了创建队列后，我们还要了解它的使用场景,这就好比知己知彼，百战不殆。
队列的应用场景:
在操作系统中，队列可以用来管理待执行的任务或进程，确保它们按照特定的顺序执行。在打印系统中，队列用于存储待打印的文档，按照先来先服务（FCFS）的原则进行打印。在网络协议栈中，队列用于缓冲发送和接收的数据包，以处理网络流量和数据传输。在分布式系统和微服务架构中，消息队列用于异步传输消息，确保系统的解耦和扩展性。在多线程或多进程编程中，队列用于协调生产者和消费者之间的工作，避免竞争条件。还有其它的应用场景，就不一一列举了，经常使用的场景就这些。
今日小结:
今天我给大家入门讲解了队列这种数据结构，介绍了它的基本操作如入队，出队，还有如何实现队列，一种是用数组模拟循环队列来提高数组空间的利用率,另一种是直接调用Java语言中的封装类中的方法。知道了如何实现队列之后，我们就了解了它的使用场景，例如在打印机工作时，先排队的任务先执行，后来的任务后执行。欢迎大家一起讨论队列的其他使用场景,咱们江湖有缘再见。