java优先队列

我们知道队列是遵循先进先出（First-In-First-Out）模式的，但有些时候需要在队列中基于优先级处理对象。举个例子，比方说我们有一个每日交易时段生成股票报告的应用程序，需要处理大量数据并且花费很多处理时间。客户向这个应用程序发送请求时，实际上就进入了队列。我们需要首先处理优先客户再处理普通用户。在这种情况下，Java的PriorityQueue(优先队列)会很有帮助。

PriorityQueue类在Java1.5中引入并作为 Java Collections Framework 的一部分。PriorityQueue是基于优先堆的一个无界队列，这个优先队列中的元素可以默认自然排序或者通过提供的Comparator（比较器）在队列实例化的时排序。

优先队列不允许空值，而且不支持non-comparable（不可比较）的对象，比如用户自定义的类。优先队列要求使用Java Comparable和Comparator接口给对象排序，并且在排序时会按照优先级处理其中的元素。

优先队列的头是基于自然排序或者Comparator排序的最小元素。如果有多个对象拥有同样的排序，那么就可能随机地取其中任意一个。当我们获取队列时，返回队列的头对象。

优先队列的大小是不受限制的，但在创建时可以指定初始大小。当我们向优先队列增加元素的时候，队列大小会自动增加。

PriorityQueue是非线程安全的，所以Java提供了PriorityBlockingQueue（实现BlockingQueue接口）用于Java多线程环境。

我们有一个用户类Customer，它没有提供任何类型的排序。当我们用它建立优先队列时，应该为其提供一个比较器对象。

 

Customer.java

packagecom.journaldev.collections; publicclass Customer { privateint id; privateString name; publicCustomer(inti, String n){ this.id=i; this.name=n; } publicint getId() { returnid; } publicString getName() { returnname; } }

我们使用Java随机数生成随机用户对象。对于自然排序，我们使用Integer对象，这也是一个封装过的Java对象。

下面是最终的测试代码，展示如何使用PriorityQueue：

 

PriorityQueueExample.java

packagecom.journaldev.collections; importjava.util.Comparator; importjava.util.PriorityQueue; importjava.util.Queue; importjava.util.Random; publicclass PriorityQueueExample { publicstatic void main(String[] args) { //优先队列自然排序示例 Queue integerPriorityQueue = newPriorityQueue<>(7); Random rand = newRandom(); for(inti=0;i<7;i++){ integerPriorityQueue.add(newInteger(rand.nextInt(100))); } for(inti=0;i<7;i++){ Integer in = integerPriorityQueue.poll(); System.out.println("Processing Integer:"+in); } //优先队列使用示例 Queue customerPriorityQueue = newPriorityQueue<>(7, idComparator); addDataToQueue(customerPriorityQueue); pollDataFromQueue(customerPriorityQueue); } //匿名Comparator实现 publicstatic Comparator idComparator = newComparator(){ @Override publicint compare(Customer c1, Customer c2) { return(int) (c1.getId() - c2.getId()); } }; //用于往队列增加数据的通用方法 privatestatic void addDataToQueue(Queue customerPriorityQueue) { Random rand = newRandom(); for(inti=0; i<7; i++){ intid = rand.nextInt(100); customerPriorityQueue.add(newCustomer(id, "Pankaj "+id)); } } //用于从队列取数据的通用方法 privatestatic void pollDataFromQueue(Queue customerPriorityQueue) { while(true){ Customer cust = customerPriorityQueue.poll(); if(cust == null)break; System.out.println("Processing Customer with ID="+cust.getId()); } } }

注意我用实现了Comparator接口的Java匿名类，并且实现了基于id的比较器。

当我运行以上测试程序时，我得到以下输出：

 

Processing Integer:9 Processing Integer:16 Processing Integer:18 Processing Integer:25 Processing Integer:33 Processing Integer:75 Processing Integer:77 Processing Customer with ID=6 Processing Customer with ID=20 Processing Customer with ID=24 Processing Customer with ID=28 Processing Customer with ID=29 Processing Customer with ID=82 Processing Customer with ID=96

从输出结果可以清楚的看到，最小的元素在队列的头部因而最先被取出。如果不实现Comparator，在建立customerPriorityQueue时会抛出ClassCastException。

Exceptioninthread "main"java.lang.ClassCastException: com.journaldev.collections.Customer cannot be cast to java.lang.Comparable at java.util.PriorityQueue.siftUpComparable(PriorityQueue.java:633) at java.util.PriorityQueue.siftUp(PriorityQueue.java:629) at java.util.PriorityQueue.offer(PriorityQueue.java:329) at java.util.PriorityQueue.add(PriorityQueue.java:306) at com.journaldev.collections.PriorityQueueExample.addDataToQueue(PriorityQueueExample.java:45) at com.journaldev.collections.PriorityQueueExample.main(PriorityQueueExample

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