佇列(Queue)是什麼？幾個常見的佇列應用
今天來簡單介紹什麼是佇列，以及佇列常見的應用。
目次
什麼是佇列？
佇列（Queue）是一種資料結構，也稱隊列，具有先進先出的特性，實作上經常以陣列或鏈結串列（Linked list）來實現。
所謂的先進先出，是指先進入佇列的元素可以先離開。
生活中與佇列特性相似的是「排隊」，比如去電影院排隊買票，就是先來的人先買，買完之後從隊伍前方離開，後來的人就排進隊伍尾端，等待輪到自己。
常見應用
排隊這個行為在實務上十分常見，比如某些 Http Server 會依照先來後到的順序，依序處理客戶端請求。
（單執行緒的情境）
如果 Server 是多執行緒設計，通常仍會有一個排隊佇列，讓多個執行緒去消化佇列中的請求。
（多執行緒的情境）
緩衝區
緩衝區也可以說是佇列的一種應用，它是一個暫時存放資料的地方，可以把它想像成家樂福結帳櫃台的輸送帶（不是業配XD）。
顧客在輸送帶一端逐一放上自己要購買的商品，店員在輸送帶的另一端依序取出商品、結帳，當輸送帶滿載時，顧客就暫時無法放上商品，必須等待店員處理掉輸送帶上的一個商品後，顧客才能再放入新的商品。
這種工作方式在程式裡常以「生產者、消費者」模式來稱之。
要注意的是，在家樂福結帳的例子中，顧客是生產者（把商品放上輸送帶），店員是消費者（消耗輸送帶上的商品），而緩衝區實際上也跟輸送帶一樣，通常會有固定大小，一旦緩衝區塞滿了，就必須等待消費者把東西從緩衝區取出，才能再繼續丟入東西。
生產者、消費者模式是很常見的應用，無論是萬人同時在線的大型網路服務，或是個人電腦的 I/O 設備，都能發現它的蹤影。
訊息佇列（Message Queue）
有一種和緩衝區概念相似的應用，叫作 MQ（Message Queue）。
可以簡單把 MQ 想像成功能完善的雲端緩衝區，常用於不同的程序（Process）之間交換資料，A 把要給 B 的資料丟進 MQ 的 Queue 裡，B 有空的時候再自己從 Queue 裡取走資料。
雖然不需要使用 MQ 也同樣能交換資料，但使用 MQ 的確是有一些好處的。
舉例來說，因為 MQ 本身是一個獨立的服務（service），如果 A 跟 B 之間是透過 MQ 交換訊息，它們可以不用知道彼此的 IP 位址，只要它們都知道 MQ 的 IP 位址就可以了，某些應用情境可以增加 Server 的安全性。
javascript 底層機制
javascript 的底層實作也有用到佇列。
因為 javascript 是單執行緒程式，這就像是整間店只有一個店員能處理所有顧客的需求。
如果某個特別耗時或需要長時間等待回應的任務獨佔了執行緒（店員），使用者（顧客）會感覺整個網頁是卡死的，想當然使用體驗會很差。
針對這個問題，佇列是可行的解法之一，需要等待回應的任務不需要讓執行緒傻傻地等，執行緒可以先去處理別的事，只要把需要等待的任務先記到佇列裡，晚點再回來接續處理就好。
日常生活中我們其實很常運用這種策略，比如去夜市買消夜的時候，跟老闆點了一份炸雞排，然後說「我等等來拿」就又去其他攤位點餐了。
另外，像廣度優先搜尋演算法也有使用到佇列，有興趣的人可以自行查尋相關資料，或是參考我以前寫的 SLG 這篇。
總結
佇列和堆疊一樣，是應用廣泛的典型資料結構之一，佇列常見的應用情境大多具有一個特徵：暫時存放，稍候執行，並保證一定會按先來後到的順序執行。
很多人要做同一件事情的時候需要排隊，是用來理解佇列的一個淺顯易懂的例子，但從 javascript 跟廣度優先搜尋的例子不難發現，佇列不僅能用在多人排隊的情境，也能用在安排自己執行任務的順序。