キューとは何か

キューが分からない、何に使うか不明、という話があったので、リングバッファを用いた例を使って説明を試みました。

Transcript

1. キューとは何か? すごい広島570 with IT初心者の会 85 LTDD 2024-3 #3 @tsuda_ahr
2. お題 • キューが分からない、何に使うか不明、という話があったので説明を試みて みます。
3. 話すこと • 原始的な、データ構造としてのキューの話をします。
4. 元ネタ https://speakerdeck.com/satoshi256kbyte/konpiyutasaiensuniokerukiyutosutatukunojie-shuo
5. この説明に疑問を持った
6. どこが疑問だったか • 並列並行処理とキューの説明が混在している。 • 待ち時間や輻輳の話も含まれている。 • 負荷の平準化（負荷分散）についても述べられている。 • 多分Amazon SQS （Simple Queue Service） とかのサービスを念頭 に置いている。 • つまり、キューの説明としては盛り込みすぎでは？
7. ということで • 原始的なキューの目的やデータ構造についての説明を試みます。
8. そもそも「キュー」とは何か • 処理しないとならない、山積みの書類のこと（ぇ #比喩表現です念のため
9. 現実だとこんな感じ キューから取り出して作業 する人 （下から取る） 山積みの書類 (キュー本体） キューに入れる人 (上にのせる）
10. 応用1) 複数で処理する
11. 応用2) Web（しろめ Web Server
12. 手近な例 • レジ待ち。
13. コンピューターでは？ • データ構造の一種として扱われる。
14. 実装例 • たとえばリングバッファを使用する場合
15. リングバッファとは？ • 末尾まで使うと先頭に戻ってくるような使い方をするバッファ 2 3 4 5 6 7 0 1 0 1 2 3 4 5 6 7 実際のリングバッファ リングバッファの概念図
16. ということで。 • キューの動きを追ってみます。
17. キューの動き（１） 5 1 6 2 0 7 4 3 5 6 2 0 7 4 3 5 1 6 0 7 4 3 1 2 Read ポインター : 0 Writeポインター : 0 Read ポインター : 0 Writeポインター : 1 Read ポインター : 0 Writeポインター : 2 初期状態 Enqueue(1) Enqueue(2) 書き込み 書き込み
18. キューの動き（2） 5 6 2 0 7 4 3 5 6 2 0 7 3 5 1 6 0 7 3 1 4 2 Read ポインター : 0 Writeポインター : 3 Read ポインター : 1 Writeポインター : 3 Read ポインター : 1 Writeポインター : 4 1 4 Enqueue(3) Dequeue(1) Enqueue(4) 書き込み 書き込み 読み込み
19. キューの動き（3） 5 6 0 7 4 3 5 1 6 2 0 7 5 1 6 0 7 3 1 4 2 Read ポインター : 2 Writeポインター : 4 Read ポインター : 3 Writeポインター : 4 Read ポインター : 4 Writeポインター : 4 2 3 4 Dequeue(2) Dequeue(3) Dequeue(4) 読み込み 読み込み 読み込み
20. 特徴 • 固定長のバッファ（＝固定サイズのメモリ）で実装可能。 • Read ポインターと Write ポインターに差があると、未読み出しのデータが ある。 • バッファ数－１ のデータを蓄積可能。 （先の例の場合、バッファ数は 8 なので、7 データまで蓄積可能）
21. 欠点 • バッファサイズに上限がある。 • なので最近はリスト構造などを使った無限長のキューの実装が多いのではな いか？
22. 何がうれしいのか？ • レジ待ちとほぼ一緒 • 要求の順番で処理ができる。 • 処理するほうは、一つずつ順番に処理できる。 • 要求するほうは、要求だけして逃げることもできる（＝待たずに他の処理ができる）
23. デメリット • 要求に対して処理結果が即座に返せるなら、キューを使うメリットはほぼない。 • 順番は保証されるが、いつ結果が戻ってくるかはわからない。 • キューが長すぎるとひたすら戻ってこない。 • 今回説明した実装では、優先度を上げたりキャンセルしたりはできない。
24. こちらからは以上です。 • Any Question?