C#队列(Queue)简单使用方法

队列作为一种基础且实用的数据结构，遵循"先进先出"（First-In, First-Out, FIFO）原则，广泛应用于各种编程场景。

1.创建Queue

在C#中，创建一个队列首先要引用System.Collections.Generic命名空间，并声明队列变量。Queue<T>是泛型类，允许存储任何类型的元素。创建不同队列的Demo如下：

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// 创建一个整数类型的队列
Queue<int> integerQueue = new Queue<int>();

// 创建一个字符串类型的队列
Queue<string> stringQueue = new Queue<string>();

队列的默认构造函数：创建一个空队列，具有默认初始容量和增长因子。

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Queue<int> defaultQueue = new Queue<int>();

队列可以指定初始容量：创建一个空队列，但预先分配指定大小的内部存储空间，以优化内存使用。初始容量后跟默认的增长因子。

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Queue<int> capacityQueue = new Queue<int>(100);

2.队列操作

2.1 添加元素

使用Enqueue方法将元素添加到队列的末尾（即队尾）。

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integerQueue.Enqueue(10);
stringQueue.Enqueue("Hello, World!");

2. 2取出元素

移除并返回队首元素：Dequeue方法用于从队列的开头（即队首）移除并返回元素，同时改变队列状态。

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int firstInteger = integerQueue.Dequeue();
string firstString = stringQueue.Dequeue();

只查看队首元素（不移除）：如果只需查看队首元素而不希望影响队列，可以使用Peek方法。

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int peekedInteger = integerQueue.Peek();
string peekedString = stringQueue.Peek();

2. ３判断队列状态

检查队列是否为空：通过IsEmpty属性或比较Count属性与零值来确定队列是否包含元素。

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bool isEmpty = integerQueue.IsEmpty; // 或
isEmpty = integerQueue.Count == 0;

获取队列中元素数量：使用Count属性获取当前队列内元素的数量。

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int count = integerQueue.Count;

2.4 遍历队列

借助foreach循环可以轻松遍历队列中的所有元素，遍历过程中不会改变队列状态。

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foreach (int item in integerQueue)
{
    Console.WriteLine(item);
}

// 或使用 LINQ 查询
var sortedItems = integerQueue.OrderBy(i => i).ToList();

2.5 清空队列

当需要移除队列中的所有元素时，调用Clear方法。

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integerQueue.Clear();

3 .实际应用

3.1 任务调度

队列在任务调度系统中扮演重要角色，用于按接收顺序执行异步任务。新任务被Enqueue至队列，后台线程则不断Dequeue并执行任务。这种模式确保了任务按照提交顺序得到处理，避免了并发问题。

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Queue<Action> taskQueue = new Queue<Action>();

// 添加任务
taskQueue.Enqueue(() => Console.WriteLine("Task A"));
taskQueue.Enqueue(() => Console.WriteLine("Task B"));

// 执行任务
while (taskQueue.Count > 0)
{
    Action nextTask = taskQueue.Dequeue();
    nextTask();
}

3.２任务调度

在消息队列系统中，消息作为对象被放入队列中，消费者从队首取出并处理。这种方式实现了生产者与消费者之间的解耦，支持异步通信和负载均衡。

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Queue<Message> messageQueue = new Queue<Message>();

// 生产者添加消息
messageQueue.Enqueue(new Message { Content = "Message 1" });

// 消费者处理消息
while (messageQueue.Count > 0)
{
    Message msg = messageQueue.Dequeue();
    ProcessMessage(msg);
}

3.３重试机制

在处理网络请求或数据库操作时，遇到暂时性故障时可将失败的请求放入重试队列，稍后再次尝试。如果重试成功，则移除请求；否则，将其放回队列等待下一轮重试。

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Queue<HttpRequest> retryQueue = new Queue<HttpRequest>();

// 请求失败时
retryQueue.Enqueue(failedRequest);

// 定期重试
while (retryQueue.Count > 0)
{
    HttpRequest requestToRetry = retryQueue.Dequeue();

    try
    {
        HttpResponse response = SendRequest(requestToRetry);
        if (response.IsSuccess)
        {
            // 处理成功响应，无需再重试
            continue;
        }
    }
    catch (Exception ex)
    {
        // 记录异常，准备下一次重试
    }

    // 重试失败，将请求放回队列
    retryQueue.Enqueue(requestToRetry);
}