Java并发PriorityBlockingQueue详解

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PriorityBlockingQueue 是线程安全的无界阻塞队列，按元素优先级排序，支持自然顺序或自定义比较器，适用于任务调度等场景，不支持 null 值，优先级相同时顺序不确定，需注意内存溢出风险。

PriorityBlockingQueue 是 Java 并发包 java.util.concurrent 中的一个线程安全的无界阻塞队列，它支持按优先级排序元素。不同于普通的 FIFO 队列，PriorityBlockingQueue 会根据元素的自然顺序或提供的 Comparator 来决定出队顺序，优先级最高的元素最先被取出。

基本特性

无界队列：内部基于动态数组实现，容量可自动扩容，不会因为队列满而阻塞插入操作。
线程安全：所有操作都保证线程安全，适合多线程环境使用。
不支持 null 值：插入 null 元素会抛出 NullPointerException。
不保证相等优先级的顺序：如果多个元素优先级相同，它们之间的顺序是不确定的。

创建与初始化

PriorityBlockingQueue 支持两种排序方式：元素实现 Comparable 接口（自然排序），或构造时传入 Comparator。

PriorityBlockingQueue<Integer> queue = new PriorityBlockingQueue<>();
queue.add(5);
queue.add(1);
queue.add(3);
// 出队顺序：1, 3, 5

PriorityBlockingQueue<Integer> queue = new PriorityBlockingQueue<>(11, Comparator.reverseOrder());
queue.add(5);
queue.add(1);
queue.add(3);
// 出队顺序：5, 3, 1

常用方法说明

以下是 PriorityBlockingQueue 提供的主要操作方法：

• put(E e) / add(E e)：将元素插入队列，由于是无界的，put 不会阻塞。
• take()：获取并移除队列中优先级最高的元素，如果队列为空，则阻塞等待。
• poll(long timeout, TimeUnit unit)：尝试在指定时间内获取元素，超时返回 null。
• peek()：获取但不移除头部元素，队列为空返回 null，不阻塞。
• size()：返回当前队列中的元素数量（注意：遍历时可能变化）。

实际应用场景示例

一个典型用途是任务调度系统中，按照任务优先级执行。比如定义一个带优先级的任务类：

class Task implements Comparable<Task> {
    private int priority;
    private String name;

    public Task(int priority, String name) {
        this.priority = priority;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public int compareTo(Task other) {
        // 小数字表示高优先级
        return Integer.compare(this.priority, other.priority);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Task{" + "priority=" + priority + ", name='" + name + '\'' + '}';
    }
}

在多线程环境中消费任务：

PriorityBlockingQueue<Task> taskQueue = new PriorityBlockingQueue<>();

// 生产者线程
new Thread(() -> {
    try {
        taskQueue.put(new Task(3, "Low Priority Task"));
        taskQueue.put(new Task(1, "High Priority Task"));
        taskQueue.put(new Task(2, "Medium Priority Task"));
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
}).start();

// 消费者线程
new Thread(() -> {
    try {
        while (!Thread.interrupted()) {
            Task task = taskQueue.take(); // 阻塞获取
            System.out.println("Executing: " + task);
        }
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
}).start();

输出结果会优先执行 priority=1 的任务，体现优先级排序效果。

基本上就这些。只要元素能排序且线程安全需求明确，PriorityBlockingQueue 是处理优先级任务的可靠选择。注意避免放入大量对象导致内存溢出，毕竟它是无界的。

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