Java PriorityBlockingQueue指南

1.簡介

在本文中，我們將重點介紹*PriorityBlockingQueue*類，並介紹一些實際示例。

從我們已經知道*Queue是什麼的假設開始，我們將首先演示**PriorityBlockingQueue*中的元素如何按priority排序**。

接下來，我們將演示如何使用這種類型的隊列來阻塞線程。

最後，我們將展示在跨多個線程處理數據時如何將這兩個功能一起使用。

2.元素優先排序

與標準隊列不同，您不能僅將任何類型的元素添加到PriorityBlockingQueue。有兩種選擇：

1. 添加實現*Comparable的*元素
2. 在您還提供*Comparator的情況下，添加未實現Comparable的*元素

通過使用Comparator或Comparable實現比較元素，將始終對PriorityBlockingQueue進行排序。

目的是以始終優先排序最高優先級元素的方式實現比較邏輯。然後，當我們從隊列中刪除一個元素時，該元素將始終是優先級最高的元素。

首先，讓我們在單個線程中使用隊列，而不是在多個線程中使用隊列。通過這樣做，可以輕鬆證明單元測試中元素的排序方式：

PriorityBlockingQueue<Integer> queue = new PriorityBlockingQueue<>();

 ArrayList<Integer> polledElements = new ArrayList<>();



 queue.add(1);

 queue.add(5);

 queue.add(2);

 queue.add(3);

 queue.add(4);



 queue.drainTo(polledElements);



 assertThat(polledElements).containsExactly(1, 2, 3, 4, 5);

我們可以看到，儘管以隨機順序將元素添加到隊列中，但是當我們開始輪詢它們時，它們將被排序。這是因為*Integer類實現了Comparable，*而後者又將用於確保我們以升序從隊列中取出它們。

還值得注意的是，當兩個元素進行比較並且相同時，不能保證它們將如何排序。

3.使用隊列阻塞

如果要處理標準隊列，則將調用poll（）來檢索元素。但是，如果隊列為空，則對poll（）的調用將返回null。

PriorityBlockingQueue實現了BlockingQueue接口，該接口為我們提供了一些額外的方法，使我們可以在從空隊列中刪除時進行阻塞。讓我們嘗試使用take（）方法，它應該完全做到這一點：

PriorityBlockingQueue<Integer> queue = new PriorityBlockingQueue<>();



 new Thread(() -> {

 System.out.println("Polling...");



 try {

 Integer poll = queue.take();

 System.out.println("Polled: " + poll);

 } catch (InterruptedException e) {

 e.printStackTrace();

 }

 }).start();



 Thread.sleep(TimeUnit.SECONDS.toMillis(5));

 System.out.println("Adding to queue");

 queue.add(1);

儘管使用sleep（）是演示事情的一種較脆的方法，但是當我們運行此代碼時，我們將看到：

Polling...

 Adding to queue

 Polled: 1

這證明take（）在添加項目之前一直處於阻塞狀態：

1. 該線程將打印“ Polling”以證明它已啟動
2. 然後測試將暫停約五秒鐘，以證明該線程此時必須已調用take（）
3. 我們添加到隊列中，應該或多或少立即看到“ Polled：1”，以證明take（）一旦可用就返回了一個元素

還值得一提的是， BlockingQueue接口還為我們提供了添加到完整隊列時進行阻塞的方式。

但是， PriorityBlockingQueue是不受限制的。這意味著它將永遠不會充滿，因此始終可以添加新元素。

4.一起使用阻塞和優先級

現在，我們已經解釋了PriorityBlockingQueue的兩個關鍵概念，讓我們一起使用它們。我們可以簡單地擴展前面的示例，但是這次將更多元素添加到隊列中：

Thread thread = new Thread(() -> {

 System.out.println("Polling...");

 while (true) {

 try {

 Integer poll = queue.take();

 System.out.println("Polled: " + poll);

 }

 catch (InterruptedException e) {

 e.printStackTrace();

 }

 }

 });



 thread.start();



 Thread.sleep(TimeUnit.SECONDS.toMillis(5));

 System.out.println("Adding to queue");



 queue.addAll(newArrayList(1, 5, 6, 1, 2, 6, 7));

 Thread.sleep(TimeUnit.SECONDS.toMillis(1));

再次說明，儘管由於使用sleep（）有點脆弱，但它仍然向我們展示了一個有效的用例。現在，我們有了一個阻塞的隊列，等待添加元素。然後，我們一次添加許多元素，然後顯示它們將按優先級順序處理。輸出將如下所示：

Polling...

 Adding to queue

 Polled: 1

 Polled: 1

 Polled: 2

 Polled: 5

 Polled: 6

 Polled: 6

 Polled: 7

5.結論

在本指南中，我們演示瞭如何使用PriorityBlockingQueue來阻塞線程，直到向其中添加了一些項目，並且我們還能夠根據其優先級來處理這些項目。

這些示例的實現可以在GitHub上找到。這是一個基於Maven的項目，因此應易於按原樣運行。