概念

Priority queue 一个基于优先级的无界优先级队列。优先级队列的元素按照其自然顺序进行排序，或者根据构造队列时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于所使用的构造方法。该队列不允许使用 null 元素也不允许插入不可比较的对象(没有实现Comparable接口的对象)。

PriorityQueue 队列的头指排序规则最小那哥元素。如果多个元素都是最小值则随机选一个。

PriorityQueue 是一个无界队列，但是初始的容量(实际是一个Object[])，随着不断向优先级队列添加元素，其容量会自动扩容，无需指定容量增加策略的细节。

基本使用

PriorityQueue使用跟普通队列一样，唯一区别是PriorityQueue会根据排序规则决定谁在队头，谁在队尾。

往队列中添加可比较的对象String

public class App {
 public static void main(String[] args) {
 PriorityQueue<String> q = new PriorityQueue<String>();
 //入列
 q.offer("1");
 q.offer("2");
 q.offer("5");
 q.offer("3");
 q.offer("4");
 //出列
 System.out.println(q. poll ()); //1
 System.out.println(q.poll()); //2
 System.out.println(q.poll()); //3
 System.out.println(q.poll()); //4
 System.out.println(q.poll()); //5
 }
}
 

观察打印结果， 入列：12534， 出列是12345， 也是说出列时做了相关判断，将最小的值返回。默认情况下PriorityQueue使用自然排序法，最小元素先出列。

自定义排序规则

public class Student {
 private String name; //名字
 private int score; //分数
 //省略getter/setter
}
public class App {
 public static void main(String[] args) {
 //通过改造器指定排序规则
 PriorityQueue<Student> q = new PriorityQueue<Student>(new Comparator<Student>() {
 public int compare(Student o1, Student o2) {
 //按照分数低到高，分数相等按名字
 if(o1.getScore() == o2.getScore()){
 return o1.getName().compareTo(o2.getName());
 }
 return o1.getScore() - o2.getScore();
 }
 });
 //入列
 q.offer(new Student("dafei", 20));
 q.offer(new Student("will", 17));
 q.offer(new Student("setf", 30));
 q.offer(new Student("bunny", 20));
 //出列
 System.out.println(q.poll()); //Student{name='will', score=17}
 System.out.println(q.poll()); //Student{name='bunny', score=20}
 System.out.println(q.poll()); //Student{name='dafei', score=20}
 System.out.println(q.poll()); //Student{name='setf', score=30}
 }
}
 

PriorityQueue优先级规则可以由我们根据具体需求而定制， 方式有2种：

1>添加元素自身实现了Comparable接口，确保元素是可排序的对象

2>如果添加元素没有实现Comparable接口，可以在创建PriorityQueue队列时直接指定比较器。

源码解析

PriorityQueue 是怎么实现优先级队列的呢？

public class PriorityQueue<E> extends AbstractQueue<E>
 implements java.io.Serializable {
 transient Object[] queue; //队列容器， 默认是11
 private int size = 0; //队列长度
 private final Comparator<? super E> comparator; //队列比较器， 为null使用自然排序
 //....
}
 

入列

 public boolean offer(E e) {
 if (e == null)
 throw new NullPointerException();
 modCount++;
 int i = size;
 if (i >= queue.length)
 grow(i + 1); //当队列长度大于等于容量值时，自动拓展
 size = i + 1;
 if (i == 0)
 queue[0] = e;
 else
 siftUp(i, e); //
 return true;
 }
 private void siftUp(int k, E x) {
 if (comparator != null)
 siftUpUsingComparator(k, x); //指定比较器
 else
 siftUpComparable(k, x); //没有指定比较器，使用默认的自然比较器
 }
 private void siftUpComparable(int k, E x) {
 Comparable<? super E> key = (Comparable<? super E>) x;
 while (k > 0) {
 int parent = (k - 1) >>> 1;
 Object e = queue[parent];
 if (key.compareTo((E) e) >= 0)
 break;
 queue[k] = e;
 k = parent;
 }
 queue[k] = key;
 }
 private void siftUpUsingComparator(int k, E x) {
 while (k > 0) {
 int parent = (k - 1) >>> 1;
 Object e = queue[parent];
 if (comparator.compare(x, (E) e) >= 0)
 break;
 queue[k] = e;
 k = parent;
 }
 queue[k] = x;
 }
 

这里自作简单比较，使用选择排序法将入列的元素放左边或者右边.

从源码上看PriorityQueue的入列操作并没对所有加入的元素进行优先级排序。仅仅保证数组第一个元素是最小的即可。

出列

 public E poll() {
 if (size == 0)
 return null;
 int s = --size;
 modCount++;
 E result = (E) queue[0];
 E x = (E) queue[s];
 queue[s] = null;
 if (s != 0)
 siftDown(0, x);
 return result;
 }
 private void siftDown(int k, E x) {
 if (comparator != null)
 siftDownUsingComparator(k, x); //指定比较器
 else
 siftDownComparable(k, x); //默认比较器
 }
private void siftDownComparable(int k, E x) {
 Comparable<? super E> key = (Comparable<? super E>)x;
 int half = size >>> 1; // loop while a non-leaf
 while (k < half) {
 int child = (k << 1) + 1; // assume left child is least
 Object c = queue[child];
 int  right  = child + 1;
 if (right < size &&
 ((Comparable<? super E>) c).compareTo((E) queue[right]) > 0)
 c = queue[child = right];
 if (key.compareTo((E) c) <= 0)
 break;
 queue[k] = c;
 k = child;
 }
 queue[k] = key;
 }
 @SuppressWarnings("unchecked")
 private void siftDownUsingComparator(int k, E x) {
 int half = size >>> 1;
 while (k < half) {
 int child = (k << 1) + 1;
 Object c = queue[child];
 int right = child + 1;
 if (right < size &&
 comparator.compare((E) c, (E) queue[right]) > 0)
 c = queue[child = right];
 if (comparator.compare(x, (E) c) <= 0)
 break;
 queue[k] = c;
 k = child;
 }
 queue[k] = x;
 }
 

上面源码，当第一个元素出列之后，对剩下的元素进行再排序，挑选出最小的元素排在数组第一个位置。

通过上面源码，也可看出PriorityQueue并不是 线程安全 队列，因为offer/poll都没有对队列进行锁定，所以，如果要拥有线程安全的优先级队列，需要额外进行加锁操作。

总结

1>PriorityQueue是一种无界的，线程不安全的队列

2>PriorityQueue是一种通过数组实现的，并拥有优先级的队列

3>PriorityQueue存储的元素要求必须是可比较的对象， 如果不是就必须明确指定比较器