Rubyでキューを使う方法！配列とQueueクラスの実装例を徹底解説

キューとは？

キュー（queue）とは、いわば「待ち行列」のことです。最新のApple製品を買うために並ぶ行列、映画のチケット売り場、スーパーのレジ待ち——こうした日常の「順番待ち」こそがキューです。

Rubyのプロジェクトでも、このキューを活用できます。

どのように使うのか？

キューは先に入ったものから順に処理される（FIFO：First-In-First-Out）仕組みのため、「待っている時間が長いものほど優先的に処理したい」という場面で特に役立ちます。

具体的な活用例：

• 現実世界の待ち行列（レジの順番待ちなど）をプログラムでモデル化する
• 幅優先探索（BFS）などのアルゴリズムを実装する
• CPU、ディスク、プリンターなど、共有リソースへのアクセス制御を行う

それでは…

実際のコードを見ていきましょう！

配列でキューを実装する方法

Rubyでは、適切なメソッドを使えば配列をそのままQueueのように扱えます。

使うメソッドは次の2つ：

• unshift（Ruby 2.5以降ではprependも使用可能）
• pop

unshiftを使うと、キューに要素を1つ追加できます。

例：

queue = []

queue.unshift "apple"
queue.unshift "orange"
queue.unshift "banana"

# ["banana", "orange", "apple"]

一方、popはキューの末尾から要素を取り除きます。取り除かれるのは「次に処理すべき要素」です。

例：

queue.pop
# "apple"

queue.pop
# "orange"

また、要素を取り除かずに「次は何が来るのか」を確認したい場合は、末尾の要素を参照します。

例：

queue[-1]

# "banana"

この操作はpeek（覗き見）と呼ばれます。

スレッドセーフなQueueクラスを使う

Rubyには、マルチスレッド環境で安全に使える本格的なQueueクラスが標準で用意されています。このクラスはスレッドセーフかつブロッキング動作をするため、マルチスレッドプログラムでの作業分担に最適です。

例：

que = Queue.new

que << 1
que << 2
que << 3

キューから要素を取り出すにはpopを使います。

que.pop
# 1

que.pop
# 2

ここで重要なのが「ブロック」の挙動です。キューが空の状態でpopを呼び出すと、現在のスレッドはスリープし、新しい要素が追加されるまで待機します。これが「ブロックする」という意味です。

ブロックせずに即座に結果を得たい場合は、popにtrueを渡します。

que.pop(true)

この場合、キューが空だとThreadError: queue emptyという例外が発生します。

SizedQueueでサイズ制限付きキューを作る

SizedQueueは、通常のキューにサイズ上限を加えたものです。

例：

que = SizedQueue.new(5)

キューが満杯の状態でpush（<<と同じ操作）を実行すると、現在のスレッドは一時停止し、キューから要素が取り出されるまで待機します。

例：

que.push(:bacon)

待機する代わりに例外を発生させたい場合は、引数にtrueを渡します。

que.push(:bacon, true)

この場合、ThreadError: queue fullが発生します。

動画チュートリアル

まとめ

今回はRubyにおけるキューについて学びました！

タスクをFIFO（先入れ先出し）の順序で処理したいときにキューは便利です。キューの実装方法は主に2つあります。1つは配列とunshift/popを組み合わせるシンプルな方法、もう1つは標準ライブラリのQueueクラスを使う方法です。マルチスレッド環境では後者の利用が断然おすすめです。

最後まで読んでいただきありがとうございました。🙂