PriorityQueue 详解

PriorityQueue 是 Java 集合框架中实现的一种特殊队列，它遵循优先级排序的原则来存储元素，而不是按插入顺序。它适用于需要高效访问和移除优先级最高（或最低）元素的场景。PriorityQueue 基于最小堆（默认），可以自定义优先级顺序。

1. 基本特性

最小堆结构：默认情况下，PriorityQueue 实现了最小堆，即每次检索或删除的都是当前队列中优先级最高的元素（最小值）。
自定义排序：可以通过实现 Comparator 接口来自定义优先级。例如，若需要最大堆，可以提供一个自定义的比较器。
线程不安全：PriorityQueue 不是线程安全的，多线程环境中可以使用 PriorityBlockingQueue 作为替代。

2. 创建和初始化

默认构造：无参构造时创建空的优先队列。

java复制代码PriorityQueue<Integer> pq = new PriorityQueue<>();

指定初始容量：可以指定队列的初始容量（默认为 11）。
```
java复制代码PriorityQueue<Integer> pq = new PriorityQueue<>(20);
```

使用自定义 Comparator：传入 Comparator 实现来设置自定义排序规则。

java复制代码PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>(Comparator.reverseOrder());

3. 主要方法

添加元素：add(E e) 或 offer(E e) 方法插入元素。

java复制代码pq.add(10);    // 抛出异常时使用pq.offer(5);   // 返回 false 时使用

获取和移除优先元素：

java复制代码int top = pq.peek(); // 查看优先级最高的元素int removed = pq.poll(); // 移除优先级最高的元素

peek()：返回最高优先级的元素，但不移除。
poll()：移除并返回最高优先级的元素。

检查空状态和大小：

isEmpty()：判断队列是否为空。
size()：获取当前队列的元素数量。

4. 内部实现

堆实现：PriorityQueue 采用了基于数组的二叉堆（通常是最小堆）来管理元素，因此插入和删除操作的时间复杂度为 O(log N)。
自动扩容：当元素数量超过当前容量时，PriorityQueue 自动扩容，并重新分配数组空间。

5. 常见应用场景

任务调度：用于实现任务的优先级调度（如延迟队列）。
Kth元素查找：可以在数据流或大量元素中查找第K个最大/最小值。
实时排行榜：用于实现排行榜数据的动态排序。

6. 使用示例

java复制代码import java.util.PriorityQueue;public class PriorityQueueExample {    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue<Integer> pq = new PriorityQueue<>();
        pq.offer(10);
        pq.offer(5);
        pq.offer(20);        while (!pq.isEmpty()) {
            System.out.println(pq.poll()); // 输出按优先级排序的元素
        }
    }
}

注意事项

不支持 null 元素：插入 null 会抛出 NullPointerException。
多线程环境：需要使用 PriorityBlockingQueue 或其他线程安全的实现。
定制化需求：对于更复杂的优先队列逻辑，可以使用 Comparator 进行灵活控制。

通过 PriorityQueue，可以实现高效的优先级管理，尤其在需要快速获取最高优先级元素的场景中效果显著。