所有技术的应用都离不开它的底层实现，今天博主给大家带来一期数据结构的分享，因内容量较大，本篇分享涉及数组及其拓展ArrayList、栈及其拓展撤回、队列及其拓展消息队列。余下的数据结构及拓展分享写在下一期里，话不多说，说干就干！

常用的数据结构分别有数组、堆栈、队列、链表、树、图、字典树、哈希表，那么接下来我们来详细地一个一个地看看他们的应用以及拓展。

一、数组Array——集合ArrayList

数组（Array） 不得不说是大家在学习之初就已经接触过再平凡不过的了吧，像栈和队列都是由数组衍生出来的。

下面展示了一个数组，它有五个元素，每一个数组元素的位置称为下标或者索引（index），那么第一个元素的下标即为0，如下图所示：

如上展示的是一个一维数组，那么二维数组是怎样的呢？顾名思义，二维数组就是一个数组中的某一个元素为一个数组，当然了，除了二维数组，更有多维数组的存在。那么如下就是一个二维数组：

接下来我们来说说集合ArrayList，这个集合也是我们平常写代码的时候最最最常见的一种集合，它的特点之一是可以自动扩容，实际上是一个动态数组，底层就是用数组实现的，随机访问的效率高，但是删除、修改效率低、是线程不安全。由于数组的长度是不可改变的，所以底层实现扩容的时候是新建一个数组，当元素的个数大于其容量的时候，就会新建一个1.5倍的数组，然后再将原来的数组用Arrays.copyOf方法复制到新的数组中去。ArrayList在IDEA中新建的时候，可以通过CTRL+左键点击ArrayList进去看他的具体实现源码，这里就不做过多的讲解了。

二、栈stack——撤回

对于 栈（stack） 来说最常见的就是Ctrl+Z撤回了，相信大家在各种应用中都用过撤回这个操作，其原理就是将之前的应用状态保存到内存中，但是要限制个数，最近的状态就放在第一个，这个时候就需要使用到栈来实现这个功能。
栈的特点：LIFO（Last In First Out)，就是先进后进后出的意思。

三、队列（Queue）——消息队列

队列(Queue) 与栈相似，都是采用线性结构存储数据的，他们的区别就在于，栈采用LIFO即先进后出的方式，而队列是采用先进先出的方式，即FIFO（First In First Out）。如图：

说起队列，就不得不提起一下我们常说的消息队列了，即把要传输的数据放在队列中去，那么这里就有两个角色的产生了:生产者和消费者，生产者即把数据放到队列中的叫生产者，把数据从消息队列中取出来的叫消费者。那么我们为什么要用消息队列？

第一，解耦。 降低依赖程度。就好比B让A去生产一个对象B用来消费，恰好C也让A去生产一个对象来消费掉，那是不是就得在B中和C中新建一个A的对象，然后调用A的生产方法，这样的话，在程序运行过程中，B或者C任何一个出了问题，我们怎么知道是B和C中New的生产者A的问题，还是消费者B和C本身体的问题呢？所以我们就用到了消息队列，让A将生产出来的对象放进消息队列中，如果B和C需要A生产的对象的话，直接从消息队列中去取，通过这样的方式就降低了耦合。

第二，异步。 还是用生产者A和消费者B、C来讲，在系统A中，生产出对象，调用B中的方法去消费对象，再调用C中的方法去消费对象，假设调用B消费对象需要300ms，调用C去消费对象需要300ms，那么此时此刻代码由上向下执行，就需要耗费600ms。那么使用消息队列以后，生产者A生产出对象放进消息队列中，消费者B和C就可以同时去消息队列中取得生产的对象，再执行，这样的话，程序总耗时就是300ms。

第三，削锋/限流。 给出这样一个应用场景：某品牌的手机搞低价促销，定在了中午的12点开抢，那么此时此刻，在12点这一刻，突然来了3000个请求，而消费者B和消费者C每秒最大处理请求数量只有1000，那此时此刻怎么办？程序岂不是崩掉了？那么这个时候就需要把这一秒的3000个请求放在消息队列中，虽然消费者B和消费者C每秒只能处理1000个请求，但是当程序运行的时候，我们就让消费者B和消费者C从消息队列中取1000个请求进行处理，处理完成以后，再从消息队列中去取，这样就达到了削锋、限流的目的，也保证了程序的健康性。

消息队列的好处很多，但是我们也需要考虑到它的一些问题，比如说消息队列挂掉了，如图：

显而易见，此时此刻程序是不是就崩了呀，所以当我们使用消息队列的时候，是需要集群/分布式的，就得让这个消息队列能够提供现成的支持，而不是自己去写代码手动实现，当然既然有消息队列的产生，应对这个问题就存在对应的应对策略，大家可以深入了解一下。其次还有数据丢失、重复消费等等问题，消息队列是一个大头，这里博主也只是简单提及一下，有兴趣的朋友们可以了解一下消息队列。

今天的分享就到这里啦，欢迎大家一起交流学习。下一期给大家带来链表、树、图、字典树、哈希表及其拓展应用。

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