C# 中 Queue 学习笔记

1️⃣ 基础概念与用法

🔹 什么是 Queue？

Queue（队列） 是一种“先进先出”（FIFO — First In, First Out）的数据结构。你可以把它想象成排队买票的队伍：第一个来的排在最前面，最后一个来的排在最后面；服务时也是从最前面开始。

在 C# 中，Queue<T> 是位于 System.Collections.Generic 命名空间中的泛型集合类，用于存储同类型对象的有序集合。

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🔹 如何定义一个 Queue？

using System;
using System.Collections.Generic;// 创建一个存储字符串的队列
Queue<string> queue = new Queue<string>();// 或者创建一个存储整数的队列
Queue<int> numberQueue = new Queue<int>();

✅ 小贴士：T 表示泛型类型，你可以替换为任何数据类型（如 int, string, Person 等）。

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🔹 常用方法一览

方法名	功能说明
Enqueue(T)	将元素添加到队列末尾
Dequeue()	移除并返回队列开头的元素
Peek()	返回队列开头的元素（不移除）
Count	获取当前队列中元素数量
Clear()	清空队列
Contains(T)	检查是否包含指定元素

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🔹 简单示例：模拟排队买票

using System;
using System.Collections.Generic;class Program
{static void Main(){Queue<string> ticketQueue = new Queue<string>();// 排队入场ticketQueue.Enqueue("张三");ticketQueue.Enqueue("李四");ticketQueue.Enqueue("王五");Console.WriteLine($"当前排队人数：{ticketQueue.Count}");// 开始服务while (ticketQueue.Count > 0){string customer = ticketQueue.Dequeue();Console.WriteLine($"正在服务：{customer}");}Console.WriteLine("所有顾客已服务完毕！");}
}

✅ 输出结果：

当前排队人数：3
正在服务：张三
正在服务：李四
正在服务：王五
所有顾客已服务完毕！

💡 重点记忆：

• Enqueue → 加入队尾
• Dequeue → 取出队头（并移除）
• Peek → 查看队头（不移除）

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2️⃣ 进阶知识点

🔹 与其他集合的区别

集合类型	特点	适用场景
Queue<T>	FIFO（先进先出）	任务调度、消息队列
Stack<T>	LIFO（后进先出）	撤销操作、括号匹配
List<T>	可随机访问、动态数组	需要频繁增删改查
Dictionary<TKey, TValue>	键值对存储	快速查找、映射关系

🧠 记住口诀：

• Queue → 排队买票 → 先来先服务
• Stack → 压栈弹栈 → 后进先出（像叠盘子）

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🔹 性能特点

• 插入（Enqueue） ：O(1) —— 非常高效，直接加到尾部。
• 删除（Dequeue） ：O(1) —— 直接从头部移除。
• 查找（Contains） ：O(n) —— 需要遍历整个队列。
• 访问特定位置元素：不支持直接索引访问（没有 queue[i]）。

⚠️ 注意：如果你需要频繁查找或按索引访问元素，建议使用 List<T> 而不是 Queue<T>。

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🔹 线程安全问题

默认的 Queue<T> 不是线程安全的。如果多个线程同时读写同一个队列，可能会导致数据错误或异常。

✅ 解决方案：

1. 手动加锁（推荐简单场景）：

private static readonly object _lock = new object();lock (_lock)
{queue.Enqueue(item);
}lock (_lock)
{if (queue.Count > 0)item = queue.Dequeue();
}

2. 使用线程安全的 ConcurrentQueue<T> （推荐多线程场景）：

using System.Collections.Concurrent;ConcurrentQueue<string> threadSafeQueue = new ConcurrentQueue<string>();
threadSafeQueue.Enqueue("用户A");
threadSafeQueue.TryDequeue(out string user); // 安全取出

📌 推荐：在多线程环境中优先使用 ConcurrentQueue<T>，它是专门为并发设计的。

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3️⃣ 实际工作中的使用场景

🔹 场景一：任务调度系统

比如一个后台服务需要处理大量用户请求，可以将请求放入队列，由工作线程逐个处理。

Queue<Request> requestQueue = new Queue<Request>();// 用户提交请求
requestQueue.Enqueue(new Request { UserId = 1, Action = "支付" });// 工作线程处理
while (requestQueue.Count > 0)
{var req = requestQueue.Dequeue();ProcessRequest(req);
}

🎯 优点：保证请求按顺序处理，避免资源竞争。

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🔹 场景二：消息队列 / 事件总线

在解耦系统模块时，常用队列传递消息或事件。

Queue<EventMessage> eventQueue = new Queue<EventMessage>();// 发布事件
eventQueue.Enqueue(new EventMessage { Type = "UserLogin", Data = "user123" });// 订阅者消费
while (eventQueue.Count > 0)
{var msg = eventQueue.Dequeue();HandleEvent(msg);
}

🔄 适合微服务、插件架构、事件驱动系统。

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🔹 场景三：广度优先搜索（BFS）算法

在图或树的遍历中，Queue 是实现 BFS 的核心结构。

Queue<Node> bfsQueue = new Queue<Node>();
bfsQueue.Enqueue(rootNode);while (bfsQueue.Count > 0)
{Node current = bfsQueue.Dequeue();foreach (Node child in current.Children){bfsQueue.Enqueue(child);}
}

🧩 常见于路径查找、社交网络好友推荐、游戏地图寻路等。

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🔹 场景四：打印任务队列

打印机管理系统中，多个文档按提交顺序打印。

Queue<Document> printQueue = new Queue<Document>();
printQueue.Enqueue(new Document { Name = "合同.pdf" });
printQueue.Enqueue(new Document { Name = "发票.docx" });while (printQueue.Count > 0)
{var doc = printQueue.Dequeue();PrintDocument(doc);
}

🖨️ 保证打印顺序，避免混乱。

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📌 总结与学习建议

✅ 核心要点回顾：

• Queue 是 先进先出 结构，适用于顺序处理场景。
• 主要方法：Enqueue, Dequeue, Peek, Count。
• 不支持索引访问，查找效率低。
• 多线程需使用 ConcurrentQueue<T> 或手动加锁。
• 常用于任务调度、消息传递、BFS算法等。

🎯 学习建议：

1. 动手写几个小例子，比如模拟银行叫号、订单处理。
2. 对比 Stack<T> 和 Queue<T>，理解不同数据结构的应用差异。
3. 在项目中尝试用 ConcurrentQueue<T> 替代普通 Queue<T>，体验线程安全的好处。

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📘 附录：常用方法速查表

Queue<string> q = new Queue<string>();q.Enqueue("A");           // 添加到队尾
q.Dequeue();              // 移除并返回队头元素
q.Peek();                 // 查看队头元素（不移除）
q.Count;                  // 当前元素数量
q.Contains("A");          // 是否包含某元素
q.Clear();                // 清空队列