Java优先队列(PriorityQueue)示例

时间:2021-06-27 17:01:06
本文由 ImportNew - ImportNew读者 翻译自 journaldev。如需转载本文,请先参见文章末尾处的转载要求。

文章由@Jaskey_Lam翻译。如果你也希望参与类似的系列文章翻译,可以加入我们的Java开发 和 技术翻译 小组。

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*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

1 package com.journaldev.collections;
2  
3 public class Customer {
4  
5     private int id;
6     private String name;
7  
8     public Customer(int i, String n){
9         this.id=i;
10         this.name=n;
11     }
12  
13     public int getId() {
14         return id;
15     }
16  
17     public String getName() {
18         return name;
19     }
20  
21 }

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

1 package com.journaldev.collections;
2  
3 import java.util.Comparator;
4 import java.util.PriorityQueue;
5 import java.util.Queue;
6 import java.util.Random;
7  
8 public class PriorityQueueExample {
9  
10     public static void main(String[] args) {
11  
12         //优先队列自然排序示例
13         Queue<Integer> integerPriorityQueue = new PriorityQueue<>(7);
14         Random rand = new Random();
15         for(int i=0;i<7;i++){
16             integerPriorityQueue.add(new Integer(rand.nextInt(100)));
17         }
18         for(int i=0;i<7;i++){
19             Integer in = integerPriorityQueue.poll();
20             System.out.println("Processing Integer:"+in);
21         }
22  
23         //优先队列使用示例
24         Queue<Customer> customerPriorityQueue = new PriorityQueue<>(7, idComparator);
25         addDataToQueue(customerPriorityQueue);
26  
27         pollDataFromQueue(customerPriorityQueue);
28  
29     }
30  
31     //匿名Comparator实现
32     public static Comparator<Customer> idComparator = newComparator<Customer>(){
33  
34         @Override
35         public int compare(Customer c1, Customer c2) {
36             return (int) (c1.getId() - c2.getId());
37         }
38     };
39  
40     //用于往队列增加数据的通用方法
41     private static void addDataToQueue(Queue<Customer> customerPriorityQueue) {
42         Random rand = new Random();
43         for(int i=0; i<7; i++){
44             int id = rand.nextInt(100);
45             customerPriorityQueue.add(new Customer(id, "Pankaj "+id));
46         }
47     }
48  
49     //用于从队列取数据的通用方法
50     private static void pollDataFromQueue(Queue<Customer> customerPriorityQueue) {
51         while(true){
52             Customer cust = customerPriorityQueue.poll();
53             if(cust == nullbreak;
54             System.out.println("Processing Customer with ID="+cust.getId());
55         }
56     }
57  
58 }

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:

 

1 Processing
Integer:9
2 Processing
Integer:16
3 Processing
Integer:18
4 Processing
Integer:25
5 Processing
Integer:33
6 Processing
Integer:75
7 Processing
Integer:77
8 Processing
Customer with ID=6
9 Processing
Customer with ID=20
10 Processing
Customer with ID=24
11 Processing
Customer with ID=28
12 Processing
Customer with ID=29
13 Processing
Customer with ID=82
14 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。

1 Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: com.journaldev.collections.Customer cannot be cast to java.lang.Comparable
2     at java.util.PriorityQueue.siftUpComparable(PriorityQueue.java:633)
3     at java.util.PriorityQueue.siftUp(PriorityQueue.java:629)
4     at java.util.PriorityQueue.offer(PriorityQueue.java:329)
5     at java.util.PriorityQueue.add(PriorityQueue.java:306)
6     at com.journaldev.collections.PriorityQueueExample.addDataToQueue(PriorityQueueExample.java:45)
7     at com.journaldev.collections.PriorityQueueExample.main(PriorityQueueExample.java:25)


以上就是优先队列的全部内容,如果你喜欢这篇文章,请参与分享或者评论。

原文链接: journaldev 翻译: ImportNew.com ImportNew读者

译文链接: http://www.importnew.com/6932.html