高并发编程之PriorityBlockingQueue讲解

一、PriorityBlockingQueue介绍
①、PriorityBlockingQueue是带优先级的无界阻塞队列，每次出队都返回优先级最高的元素，是二叉树最小堆的实现，研究过数组方式存放最小堆节点的都知道，直接遍历队列元素是无序的。
②、PriorityBlockingQueue可以理解为public操作都加锁的PriorityQueue，通过排他锁保证了操作的线程安全。PriorityBlockingQueue扩容时，因为增加堆数组的长度并不影响队列中元素的出队操作，因而使用自旋CAS操作实现的锁来控制扩容操作，仅在数组引用替换和拷贝元素时才加锁，从而减少了扩容对出队操作的影响。

二、PriorityBlockingQueue常用方法介绍
1、add(E e) ： 将指定元素插入此优先级队列。

2、clear() ：完全移除此队列中的所有元素。

3、contains(Object o) ：如果队列包含指定的元素，则返回 true。

4、iterator() ：返回在此队列元素上进行迭代的迭代器，返回值为Iterator。

5、offer(E e) ：将指定元素插入此优先级队列，返回值为Boolean。

6、offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) ： 将指定元素插入此优先级队列，返回值为Boolean。

7、peek() ：获取但不移除此队列的头；如果此队列为空，则返回 null。

8、poll() ：获取并移除此队列的头，如果此队列为空，则返回 null。

9、poll(long timeout, TimeUnit unit) ：获取并移除此队列的头部，在指定的等待时间前等待可用的元素（如果有必要）。

10、put(E e) ：将指定元素插入此优先级队列。

11、remove(Object o) ：从队列中移除指定元素的单个实例（如果存在），返回值为Boolean。

12、size() ：返回此 collection 中的元素数。

13、take() ：获取并移除此队列的头部，在元素变得可用之前一直等待（如果有必要）。

15、Object[] toArray() ：返回包含此队列所有元素的数组。

16、toString() ：返回此 collection 的字符串表示形式，返回值为String。

三、下面是对PriorityBlockingQueue的一些方法写的一些代码示例

package chapter3.priorityblockingqueue;

import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue;

/**
 * @author czd
 */
public class PriorityBlockingQueueTest {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 1、PriorityBlockingQueue(int capacity)：
         *    使用指定的初始容量创建一个 PriorityBlockingQueue，
         *    并根据元素的自然顺序对其元素进行排序。
         *
         * 2、PriorityBlockingQueue() :
         *    用默认的初始容量 (11) 创建一个 PriorityBlockingQueue，
         *    并根据元素的自然顺序对其元素进行排序。
         *
         */

        //1、add(E e)：将指定元素插入此优先级队列。
        PriorityBlockingQueue priorityBlockingQueue = new PriorityBlockingQueue(5 );
        Boolean addBoolean = priorityBlockingQueue.add(15);
        Boolean addBoolean1 = priorityBlockingQueue.add(11);
        Boolean addBoolean2 = priorityBlockingQueue.add(9);
        System.out.println("是否添加成功: " + addBoolean);

        //2、peek()：获取但不移除此队列的头；如果此队列为空，则返回 null。
        Integer peekResult = priorityBlockingQueue.peek();
        System.out.println("peekResult: " + peekResult);

        /**
         * 3.1、poll()：获取并移除此队列的头，如果此队列为空，则返回 null。
         * 3.2、poll(long timeout, TimeUnit unit)：获取并移除此队列的头部，在指定的等待时间前等待可用的元素（如果有必要）。
         */

        Integer pollResult = priorityBlockingQueue.poll();
        System.out.println("pollResult: " + pollResult);
        Integer afterPollResult = priorityBlockingQueue.poll();
        System.out.println("poll后的结果: " + afterPollResult);

        //4、put(E e)：将指定元素插入此优先级队列。
        try {
            priorityBlockingQueue.put(6);
            System.out.println("put后：" + priorityBlockingQueue.peek());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        /**
         * 5.1 offer(E e) ：将指定元素插入此优先级队列,返回值为Boolean。
         *
         * 5.2 offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)：将指定元素插入此优先级队列,返回值为Boolean。
         */
        Boolean offerBoolean = priorityBlockingQueue.offer(7);
        System.out.println("是否成功offer: " + offerBoolean);

        //6、remove(Objec8t o): 从此队列中移除指定元素的单个实例（如果存在）。返回值为Boolean
        Boolean remove8Boolean = priorityBlockingQueue.remove(8);
        System.out.println("移除8是否成功：" + remove8Boolean);
        Boolean remove7Boolean = priorityBlockingQueue.remove(7);
        System.out.println("移除7是否成功：" + remove7Boolean);

        //7、size()：返回此 collection 中的元素数。
        int sizeQueue = priorityBlockingQueue.size();
        System.out.println("arrayBlockingQueue.size = " + sizeQueue);

        //8、contains(Object o) 如果此队列包含指定的元素，则返回 true。
        Boolean containsBoolean = priorityBlockingQueue.contains(9);
        System.out.println("arrayBlockingQueue是否包含9: " + containsBoolean);

        //9、iterator(): 返回在此队列元素上进行迭代的迭代器，返回值为Iterator
        Iterator iterator = priorityBlockingQueue.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            Integer result = iterator.next();
            System.out.println("iterator的结果result: " + result);
        }

        //10、take()：获取并移除此队列的头部，在元素变得可用之前一直等待（如果有必要）。
        try {
            Integer takeResult = priorityBlockingQueue.take();
            System.out.println("takeResult: " + takeResult);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }


        //11、clear()：完全移除此队列中的所有元素。
        priorityBlockingQueue.clear();
        System.out.println("看一下是否还存在元素：" + priorityBlockingQueue.peek());
    }
}

四、总结
PriorityBlockingQueue这是一个无界有序的阻塞队列，排序规则和之前介绍的PriorityQueue一致，只是增加了阻塞操作。同样的该队列不支持插入null元素，同时不支持插入非comparable的对象。它的迭代器并不保证队列保持任何特定的顺序，如果想要顺序遍历，考虑使用Arrays.sort(pq.toArray())。该类不保证同等优先级的元素顺序，如果你想要强制顺序，就需要考虑自定义顺序或者是Comparator使用第二个比较属性。