C#中Queue<T>类的使用以及部分方法的源码分析

Queue<T>类

表示对象的先进先出集合。

队列在按接收顺序存储消息方面非常有用，以便于进行顺序处理。 存储在 Queue,<T> 中的对象在一端插入，从另一端移除。

Queue<T> 的容量是 Queue<T> 可以包含的元素数。 当向 Queue<T> 中添加元素时，将通过重新分配内部数组来根据需要自动增大容量。

可通过调用 TrimExcess 来减少容量。

Queue<T> 接受 null 作为引用类型的有效值并且允许有重复的元素。

命名控件：System.Collections.Generic

程序集：System(在System.dll中)

语法：public class Queue<T>:IEnumerable<T>, ICollection, IEnumerable

List<T>实现了IList<T>、 ICollection<T>、IEnumerable<T>、IList、ICollection、IEnumerable接口

因此可以看出与List<T>相比：

Queue<T>没有继承ICollection<T>接口，因为这个接口定义的Add()和Remove()方法不能用于队列；

Queue<T>没有继承IList<T>接口，所以不能使用索引器访问队列。

所以队列只允许在队列的尾部添加元素，从队列的头部获取元素。

常用的Queue<T>类的成员：

Count : 返回队列中元素的个数。

Enqueue : 在队列一端添加一个元素。

Dequeue() : 从队列的头部读取和删除一个元素。如果调用Dequeue()时，队列中没有元素就会抛出异常InvalidOperationException异常。

Peek(): 在队列的头部取出一个元素，但不删除它。

TrimExcess():重置队列的容量。

/******************************************************************************************************************************/

常用Queue<T>类的成员函数的源码如下：

public T Dequeue()

{

if (this._size == 0)

{

ThrowHelper.ThrowInvalidOperationException(ExceptionResource.InvalidOperation_EmptyQueue);

}

T local = this._array[this._head];

this._array[this._head] = default(T);

this._head = (this._head + 1) % this._array.Length;

this._size--;

this._version++;

return local;

}

public void Enqueue(T item)

{

if (this._size == this._array.Length)

{

int capacity = (int) ((this._array.Length * 200L) / 100L);

if (capacity < (this._array.Length + 4))

{

capacity = this._array.Length + 4;

}

this.SetCapacity(capacity);

}

this._array[this._tail] = item;

this._tail = (this._tail + 1) % this._array.Length;

this._size++;

this._version++;

}

public T Peek()

{

if (this._size == 0)

{

ThrowHelper.ThrowInvalidOperationException(ExceptionResource.InvalidOperation_EmptyQueue);

}

return this._array[this._head];

}

public void TrimExcess()

{

int num = (int) (this._array.Length * 0.9);

if (this._size < num)

{

this.SetCapacity(this._size);

}

}

上诉方法使用到的SetCapacity函数的源码如下：

private void SetCapacity(int capacity)

{

T[] destinationArray = new T[capacity];

if (this._size > 0)

{

if (this._head < this._tail)

{

Array.Copy(this._array, this._head, destinationArray, 0, this._size);

}

else

{

Array.Copy(this._array, this._head, destinationArray, 0, this._array.Length - this._head);

Array.Copy(this._array, 0, destinationArray, this._array.Length - this._head, this._tail);

}

}

this._array = destinationArray;

this._head = 0;

this._tail = (this._size == capacity) ? 0 : this._size;

this._version++;

}

/*****************************************************************************************************************************************/

示例:

下面的代码示例演示了 Queue<T> 泛型类的几个方法。 此代码示例创建一个具有默认容量的字符串队列，并使用 Enqueue 方法对五个字符串进行排队。 枚举队列元素，这不会更改队列的状态。 使用 Dequeue 方法使第一个字符串出列。 使用 Peek 方法查找队列中的下一项，然后使用 Dequeue 方法使该项出列。

使用 ToArray 方法创建一个数组并将队列元素复制到该数组，然后将该数组传递给接受 IEnumerable 的 Queue 构造函数以创建队列副本。 将显示副本的元素。

创建一个大小是队列大小两倍的数组，并使用 CopyTo 方法从数组中间开始复制数组元素。 再次使用 Queue1T> 构造函数创建第二个队列副本，此队列在开始处包含三个 null 元素。

使用 Contains 方法显示字符串“four”在第一个队列副本中，然后使用 Clear 方法清除此副本并由 Count 属性显示该队列为空。

using System;

using System.Collections.Generic;

class Example

{

public static void Main()

{

Queue1string> numbers = new Queue1string>();

numbers.Enqueue("one");

numbers.Enqueue("two");

numbers.Enqueue("three");

numbers.Enqueue("four");

numbers.Enqueue("five");

// A queue can be enumerated without disturbing its contents.

foreach( string number in numbers )

{

Console.WriteLine(number);

}

Console.WriteLine("\nDequeuing ‘{0}‘", numbers.Dequeue());

Console.WriteLine("Peek at next item to dequeue: {0}", numbers.Peek());

Console.WriteLine("Dequeuing ‘{0}‘", numbers.Dequeue());

// Create a copy of the queue, using the ToArray method and the

// constructor that accepts an IEnumerable.

Queue1string> queueCopy = new Queue1string>(numbers.ToArray());

Console.WriteLine("\nContents of the first copy:");

foreach( string number in queueCopy )

{

Console.WriteLine(number);

}

// Create an array twice the size of the queue and copy the

// elements of the queue, starting at the middle of the

// array.

string[] array2 = new string[numbers.Count * 2];

numbers.CopyTo(array2, numbers.Count);

// Create a second queue, using the constructor that accepts an

// IEnumerable(Of T).

Queue1string> queueCopy2 = new Queue1string>(array2);

Console.WriteLine("\nContents of the second copy, with duplicates and nulls:");

foreach( string number in queueCopy2 )

{

Console.WriteLine(number);

}

Console.WriteLine("\nqueueCopy.Contains(\"four\") = {0}", queueCopy.Contains("four"));

Console.WriteLine("\nqueueCopy.Clear()");

queueCopy.Clear();

Console.WriteLine("\nqueueCopy.Count = {0}", queueCopy.Count);

}

}

/* This code example produces the following output:

one

two

three

four

five

Dequeuing ‘one‘

Peek at next item to dequeue: two

Dequeuing ‘two‘

Contents of the copy:

three

four

five

Contents of the second copy, with duplicates and nulls:

three

four

five

queueCopy.Contains("four") = True

queueCopy.Clear()

queueCopy.Count = 0

*/