java并发编程工具类JUC第五篇:PriorityBlockingQueue优先级队列

在之前的文章中已经为大家介绍了java并发编程的工具：BlockingQueue接口、ArrayBlockingQueue、DelayQueue、LinkedBlockingQueue，本文为系列文章第五篇。

Java PriorityBlockingQueue队列是BlockingQueue接口的实现类，它根据priority优先级确定队列内元素对象的处理顺序，也就是说在一个PriorityBlockingQueue队列中，被添加到队列中的元素，根据priority进行排序。PriorityBlockingQueue具有BlockingQueue阻塞队列的一些特性，如果您不熟悉BlockingQueue可以参看我之前的文章。

1. PriorityBlockingQueue 特性

• PriorityBlockingQueue 是一个无界队列（队列内元素个数没有上限），队列容量可以自动增长。其初始化队列容量为11，也可以通过构造函数参数initialCapacity指定其初始化容量。
• 不接受 NULL对象插入到PriorityBlockingQueue
• 添加到PriorityBlockingQueue队列中的元素对应的Java类，通常需要实现Comparable接口或者是可以默认排序的对象(如数字、字符串)，否则会抛出ClassCastException
• 可以使用java8 的Comparator提供自定义队列内元素的排序规则，后文会举例说明。
• 如果存在多个对象拥有相等的优先级，从队列中poll获取元素的时候可能获取到其中任何一个元素。
• PriorityBlockingQueue 是线程安全的

2. PriorityBlockingQueue 应用实例

我们写一个类Employee，该类实现了Comparable接口，所以其实例对象可以根据compareTo(）函数定义的规则进行排序。

public class Employee implements Comparable {

    private Long id;
    private String name;
    private LocalDate dob;
    //Getters and setters

    public Employee(Long id, String name, LocalDate dob) {
        super();
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.dob = dob;
    }
     
    @Override
    public int compareTo(Employee emp) {
        return this.getId().compareTo(emp.getId());  //根据id排序
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "Employee [id=" + id + ", name=" + name + ", dob=" + dob + "]";
    }
}

构造一个PriorityBlockingQueue对象，并向其内部加入若干Employee对象，并使用poll方法从队列内取出元素。

PriorityBlockingQueue priorityBlockingQueue = new PriorityBlockingQueue<>();

priorityBlockingQueue.add(new Employee(1l, "AAA", LocalDate.now()));
priorityBlockingQueue.add(new Employee(4l, "CCC", LocalDate.now()));
priorityBlockingQueue.add(new Employee(5l, "BBB", LocalDate.now()));
priorityBlockingQueue.add(new Employee(2l, "FFF", LocalDate.now()));
priorityBlockingQueue.add(new Employee(3l, "DDD", LocalDate.now()));
priorityBlockingQueue.add(new Employee(6l, "EEE", LocalDate.now()));

while(true) {
  Employee e = priorityBlockingQueue.poll();
  System.out.println(e);

  if(e == null) break;
}

根据上文中compareTo()方法定义的排序规则，按照id为优先级，所以从队列中拿出对象并打印的顺序如下：

Employee [id=1, name=AAA, dob=2021-03-25]
Employee [id=2, name=FFF, dob=2021-03-25]
Employee [id=3, name=DDD, dob=2021-03-25]
Employee [id=4, name=CCC, dob=2021-03-25]
Employee [id=5, name=BBB, dob=2021-03-25]
Employee [id=6, name=EEE, dob=2021-03-25]

3. 使用 Java8 Comparator 做优先级排序的实例

我们可以使用java 8 Comparator排序器，来定义优先级排序规则。使用构造方法PriorityBlockingQueue(int initialCapacity, Comparator comparator) 构造PriorityBlockingQueue队列。

//以员工名称的字符串自然正序进行排序
Comparator nameSorter = Comparator.comparing(Employee::getName);
 
PriorityBlockingQueue priorityBlockingQueue = new PriorityBlockingQueue<>( 11, nameSorter );

//此处省略向队列中添加对象，及循环取出对象打印的代码，参考上文

按照员工姓名进行优先级排序，所以打印顺序AAA、BBB、CCC、DDD、EEE、FFF

Employee [id=1, name=AAA, dob=2021-03-25]
Employee [id=5, name=BBB, dob=2021-03-25]
Employee [id=4, name=CCC, dob=2021-03-25]
Employee [id=3, name=DDD, dob=2021-03-25]
Employee [id=6, name=EEE, dob=2021-03-25]
Employee [id=2, name=FFF, dob=2021-03-25]

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