PriorityBlockingQueue 是基于堆实现的线程安全无界优先级队列,使用 ReentrantLock 保证并发安全,插入和删除时间复杂度为 O(log n),支持阻塞取元素,适用于高并发任务调度场景。

PriorityBlockingQueue 是 Java 并发包 java.util.concurrent 中提供的一个线程安全的无界优先级队列。它底层基于堆结构实现排序,同时通过锁机制保证多线程环境下的安全性。
内部结构与排序机制
PriorityBlockingQueue 使用数组存储元素,底层是二叉堆(通常是小顶堆),确保每次出队的元素都是优先级最高的(根据自然顺序或自定义 Comparator)。这个队列不允许 null 值,插入的元素必须可比较。
当添加元素时,会通过 siftUp 调整堆结构;移除元素后,通过 siftDown 保持堆性质。这种结构使得插入和取出操作的时间复杂度为 O(log n)。
线程安全的实现方式
该队列使用 ReentrantLock 来控制所有入队和出队操作的并发访问,确保任意时刻只有一个线程可以修改队列结构。
立即学习“Java免费学习笔记(深入)”;
- 插入操作(put/add):获取独占锁,执行堆调整,完成后释放锁
- 取出操作(take/takeFirst):同样需先获取锁,从堆顶取元素并重构堆
- 阻塞特性:如果队列为空,take 方法会阻塞当前线程,直到有元素可用
这种设计避免了多个线程同时修改堆结构导致的数据不一致问题。
公平性与等待通知机制
ReentrantLock 默认是非公平锁,意味着等待线程不保证按请求顺序获得锁。但对 PriorityBlockingQueue 来说,这不影响元素的优先级顺序——优先级由元素内容决定,而非入队时间。
内部还维护了一个条件队列 notEmpty,当队列为空时,消费者线程在 notEmpty 上等待;一旦有元素加入,就会 signal 激活等待线程。这是标准的“生产者-消费者”模式实现。
使用注意事项
虽然 PriorityBlockingQueue 是线程安全的,但在某些场景下仍需注意:
- 迭代器不保证实时一致性,遍历时可能看到部分更新状态
- 无界队列可能导致内存溢出,建议在生产环境中配合容量控制或使用有界替代方案
- 元素的比较逻辑必须稳定,否则会影响堆的正确性
基本上就这些。它适合用于任务调度、延迟处理等需要按优先级处理且高并发的场景。










