先进先出队列固定容量 java

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先进先出队列（FIFO）——固定容量的队列

1. 引言

在计算机科学中，队列（Queue）是一种常见的数据结构，它遵循先进先出（First-In-First-Out，FIFO）的原则。先进先出队列可以用于多种应用场景，如任务调度、进程管理等。本文将介绍如何使用Java实现一个固定容量的先进先出队列，并提供相应的代码示例。

2. 先进先出队列的基本概念

先进先出队列是一种特殊的线性表，它只允许在表的一端（队尾）进行插入操作，而在另一端（队头）进行删除操作。当有元素进入队列时，它将排在队列尾部，而只有队头的元素才能被删除。

先进先出队列可以用来处理数据按照时间顺序的应用场景，如消息队列、缓冲区等。在这些场景下，新的数据会被添加到队列的尾部，而被处理的数据则从队列的头部被删除。

3. 先进先出队列的实现

为了实现一个固定容量的先进先出队列，我们可以使用数组和指针来表示队列的结构。以下是一个基于数组实现的先进先出队列的Java代码示例：

public class FixedSizeQueue<T> {
    private final int capacity;
    private final Object[] queue;
    private int front;
    private int rear;
    private int size;

    public FixedSizeQueue(int capacity) {
        this.capacity = capacity;
        this.queue = new Object[capacity];
        this.front = 0;
        this.rear = -1;
        this.size = 0;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    public boolean isFull() {
        return size == capacity;
    }

    public void enqueue(T item) {
        if (isFull()) {
            throw new IllegalStateException("Queue is full");
        }
        rear = (rear + 1) % capacity;
        queue[rear] = item;
        size++;
    }

    public T dequeue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new NoSuchElementException("Queue is empty");
        }
        T item = (T) queue[front];
        front = (front + 1) % capacity;
        size--;
        return item;
    }

    public int size() {
        return size;
    }
}

在上述代码中，我们使用了一个固定大小的数组来存储队列的元素。front和rear分别表示队列的头部和尾部，而size表示队列当前的大小。具体实现中，我们使用了取模操作来处理循环队列的情况。

4. 先进先出队列的应用举例

为了更好地理解先进先出队列的应用，我们以一个简单的任务调度系统为例进行说明。假设我们有多个任务需要按照时间顺序执行，并且每次只能执行一个任务。此时，我们可以使用先进先出队列来管理这些任务。

以下是一个简化的任务调度系统的代码示例：

public class TaskScheduler {
    private final FixedSizeQueue<Runnable> taskQueue;

    public TaskScheduler(int capacity) {
        this.taskQueue = new FixedSizeQueue<>(capacity);
    }

    public void enqueueTask(Runnable task) {
        taskQueue.enqueue(task);
    }

    public void runTasks() {
        while (!taskQueue.isEmpty()) {
            Runnable task = taskQueue.dequeue();
            task.run();
        }
    }
}

在上述代码中，我们定义了一个TaskScheduler类，它使用了一个先进先出队列来管理任务。通过调用enqueueTask方法，我们可以将需要执行的任务添加到队列中。而调用runTasks方法时，队列中的任务会按照先进先出的顺序被逐个执行。