RxSwift Queue 佇列的實現

在 rxswift 的框架中，在 queue.swift 檔案中使用陣列實現了乙個佇列（先進先出fifo）。在操作次數達到 n 時，入棧和出棧的複雜度為 o(1)，獲取第乙個出棧元素的複雜度也為 o(1)。

下面是根據原始碼，梳理的實現原理:

在queue的內部使用陣列_storage來儲存佇列中的元素，_storage 的初始容量在 queue 的初始化方法中傳入。

init(capacity: int) 
複製**

隨著元素進佇列和出佇列，陣列_storage的容量可能會改變，所以用_initialcapacity來記錄陣列的初始化容量。

當有元素進入佇列時，就從陣列 _storage 的索引為 0 處向後儲存。入佇列的元素儲存在陣列 _storage 中的索引，使用屬性_pushnextindex來表示。當有元素出佇列時，就從陣列 _storage 的索引為 0 處向後獲取，使用dequeueindex屬性來表示首先要出棧的元素在陣列 _storage 中的索引。在元素入佇列和出佇列的過程中，使用屬性_count來記錄當前棧中元素的數量。

當有元素入佇列時，如果佇列中的元素數量 _count 小於陣列 _storage 的容量_storage.count，也就是說陣列中還有空間可以繼續儲存新的佇列元素。這時如果 _pushnextindex 小於 _storage.count，則將 _pushnextindex 不斷增加，如果 _pushnextindex 大於等於 _storage.count，則說明佇列中有的元素已經出棧，在陣列的開頭處空出了位置，則將進入佇列的索引 _pushnextindex 指向陣列的索引為 0 處，繼續向後新增元素。所以陣列中的元素排布可能為以下兩種情況：

所以 dequeueindex 可以通過 _pushnextindex 和 _count 推導出，**如下：

private var dequeueindex: int 
複製**

當有元素進入佇列時，如果佇列中的元素數量 _count 等於陣列 _storage 的容量（_storage.count）時，也就是說陣列中已經存滿了佇列的元素，這時就需要乙個更大的陣列來存放佇列元素。新的陣列的容量通過原來陣列的容量(陣列的容量大於0時)乘以係數_resizefactor計算獲得。

// 元素進入佇列的方法
mutating func enqueue(_ element: t) 
_storage[_pushnextindex] = element
_pushnextindex += 1
_count += 1
// _pushnextindex 大於 _storage.count，將 _pushnextindex 指向陣列的開頭
if _pushnextindex >= _storage.count 
}複製**

怎樣對儲存佇列元素的陣列進行擴容呢？分成兩步：

建立乙個容量合適的新陣列

將原來陣列中的元素複製到新的陣列中。

建立新的陣列簡單，我們應該怎樣將原來陣列中的元素拷貝到新的陣列中。我們再次看佇列元素在陣列中的可能出現的分布情況：

可以將陣列中的元素分成兩塊，第一塊是出棧位置dequeueindex到陣列末尾的元素，第二塊是陣列開頭到佇列的結尾的元素。

這種情況的第二塊的元素個數為0。

接下來計算兩塊的元素的數量。計算陣列容量和出棧的位置 dequeueindex 之間的間隔 spacetoendofqueue，則第一塊的元素個數為 spacetoendofqueue 和 _count 中較小的乙個，用 countelementsinfirstbatch 表示。第二塊的元素個數為元素的個數 _count 減去 countelementsinfirstbatch 的數量，用 numberofelementsinsecondbatch 表示。接下來，只需要將第一段內的元素拷貝至新元素的開頭，將第二段拷貝至新陣列中第一段元素的末尾。

// 1.
mutating private func resizeto(_ size: int) 
複製**

在元素出佇列的過程中，可能會出現陣列中的容量遠遠大於佇列中元素的數量，這時為了減少占用的記憶體空間，則需要縮小陣列的大小。所以在有元素出佇列時，需要根據條件判斷是否需要縮小陣列的大小。如果需要調整陣列容量，則申請乙個新的小容量陣列，再將元素拷貝至新的陣列中。將陣列容量調小的方法和將陣列調大的方法相同（都是通過呼叫resizeto(_)方法）。

// 出棧
private mutating func dequeueelementonly() -> t 
return _storage[index]!
}/// dequeues element or throws an exception in
case queue is empty.
////// - returns: dequeued element.
mutating func dequeue() -> t? 
defer 
}return dequeueelementonly()
}複製**

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