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java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue内部用二叉堆实现了一个优先队列,所有插入的元素必须实现java.lang.Comparable接口。由于完全二叉树可以用数组来表示,所以队列内部元素存放在可变长度数组queue里。

private transient Object[] queue; //用于存放元素的数组

一 插入元素入队

    public boolean offer(E e) {
if (e == null)
throw new NullPointerException();
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
int n, cap;
Object[] array;
while ((n = size) >= (cap = (array = queue).length))
tryGrow(array, cap);
try {
Comparator<? super E> cmp = comparator;
if (cmp == null)
siftUpComparable(n, e, array);
else
siftUpUsingComparator(n, e, array, cmp);
size = n + 1;
notEmpty.signal();
} finally {
lock.unlock();
}
return true;
//新元素堆内上浮实现
    private static <T> void siftUpComparable(int k, T x, Object[] array) {
Comparable<? super T> key = (Comparable<? super T>) x; //尝试转化插入对象为Comparable实例
while (k > 0) {
int parent = (k - 1) >>> 1; // 新元素x的数组下标为k,对应的父节点的下标为(k-1)/2
Object e = array[parent];
if (key.compareTo((T) e) >= 0) //如果子节点已经比父节点还要大,不需要再跟上层节点比较,新元素上浮结束
break;
array[k] = e; //如果子节点已经比父节点小,父节点下沉,新元素上浮一次
k = parent; //新元素上浮后继续与新的父节点比较大小,直到k=0或者新的父节点小于新元素
}
array[k] = key;//新元素在堆中插入正确的位置。
}

一 弹出元素出队

    public E poll() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
return dequeue();
} finally {
lock.unlock();
}
} private E dequeue() {
int n = size - 1;
if (n < 0)
return null;
else {
Object[] array = queue;
E result = (E) array[0];
E x = (E) array[n];
array[n] = null;
Comparator<? super E> cmp = comparator;
if (cmp == null)
siftDownComparable(0, x, array, n);//堆顶的最小值被弹出了,堆顶变成了空节点,空节点开始下浮到合适位置后用数组最后子节点填充。
else
siftDownUsingComparator(0, x, array, n, cmp);
size = n;
return result;
}
}
//空元素堆内下沉实现
private static <T> void siftDownComparable(int k, T x, Object[] array, int n) {
if (n > 0) {
Comparable<? super T> key = (Comparable<? super T>) x;
int half = n >>> 1; // loop while a non-leaf half最后一个有子节点的父节点下标
while (k < half) {
int child = (k << 1) + 1; // assume left child is least
Object c = array[child];
int right = child + 1;
if (right < n
&& ((Comparable<? super T>) c)
.compareTo((T) array[right]) > 0)
c = array[child = right]; //比较出左右子节点更小的那个子节点
if (key.compareTo((T) c) <= 0) //如果左右子节点的最小值大于数组末尾的值,那么数组末尾的值直接放到父节点,空节点下沉结束
break;
array[k] = c; // 如果子节点最小值小于数据末尾的值,子节点上浮到父空节点
k = child; //空节点下滑到最小子节点的位置
}
array[k] = key; // 最后空节点填充数组最后的值
}
}

参考资料:数据结构之优先队列--二叉堆(Java实现) 



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