优先队列实现与任务调度应用解析

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PriorityQueue基于堆实现，默认为最小堆，队列头部为优先级最高元素，适用于任务调度等场景；通过Comparator可实现最大堆或自定义排序，如按执行时间调度任务；需注意不支持null、非线程安全及遍历无序等问题。

在Java中，PriorityQueue 是基于堆（heap）数据结构实现的优先队列，默认使用最小堆，也就是说队列头部始终是优先级最高的元素（最小值）。它常用于需要按优先级处理任务的场景，比如任务调度、事件驱动系统等。

如何使用PriorityQueue实现优先队列

PriorityQueue位于java.util包下，可以直接实例化使用。默认构造函数创建的是自然排序的队列（即元素必须实现Comparable接口），也可以传入自定义Comparator来控制优先级顺序。

基本用法示例：

若想实现最大堆（大的元素优先级高），可通过Comparator.reverseOrder()或自定义比较器：

对于自定义对象（如任务类），需指定比较规则：

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

PriorityQueue在任务调度中的应用

任务调度系统通常需要根据紧急程度、执行时间或资源需求来决定任务执行顺序。PriorityQueue非常适合这类“按优先级出队”的需求。

典型应用场景包括：

• 操作系统中的进程调度：优先执行高优先级进程
• 定时任务系统：按下次执行时间排序，最早执行的任务在队首
• 线程池中的工作队列：支持优先级的任务提交
• 事件处理器：紧急事件优先响应

示例：基于执行时间的任务调度器

ScheduledTask(String jobName, long executeAt) {  
    this.jobName = jobName;  
    this.executeAt = executeAt;  
}  

输出结果会按照执行时间由近到远执行任务，确保调度顺序正确。

注意事项与局限性

虽然PriorityQueue非常实用，但在实际使用中需要注意以下几点：

• 不支持null元素，插入null会抛出NullPointerException
• 不是线程安全的，多线程环境下应使用PriorityBlockingQueue
• 遍历时不能保证完全有序，只有poll()才能按序获取元素
• 性能上，插入和删除均为O(log n)，获取队首为O(1)
• 如果优先级相同，顺序不一定稳定（取决于内部堆结构）

基本上就这些。PriorityQueue是实现优先级调度的简洁高效工具，合理设计比较逻辑即可满足大多数任务调度需求。

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