具有更改优先级功能的优先级队列，可保持元素有序答案

【问题标题】：Priority Queue with change priority feature, which keeps elements ordered具有更改优先级功能的优先级队列，可保持元素有序
【发布时间】：2012-04-21 18:43:57
【问题描述】：

如果两个线程具有相同的优先级，我正在寻找一种按优先级和先到先服务 (FCFS) 调度线程的方法。我正在考虑使用一堆队列或类似的东西。问题是，即使我实现了自己的优先级队列，更改优先级的能力也会破坏插入此队列的顺序。

为了解决这个问题，我可以节省每个线程的插入时间，并按插入时间对优先级队列进行排序（作为主要优先级参数的辅助参数），但我相信存在数据结构的组合可以在不使用插入时间的情况下解决问题。

复杂度应该是O(logN)（有一些简单的解决方案是O(N) 复杂度，比如有一个常规队列，并且每当我们必须弹出一个线程时迭代队列）。

【问题讨论】：

如果这是一个操作系统内核，我不会试图节省每个线程的插入时间——这太麻烦了，没有足够的收益。在有人更改线程优先级的罕见情况下，只需从一个队列中删除线程并将其推到另一个队列中即可。如果优先级增加了，放在最前面，如果降低了，放在后面。然后进行调度运行以从最高优先级队列中获取 [处理器数量] 线程并向下工作并决定如何以通常的方式将线程分配给处理器。
我现在真的很困惑 :( 添加到队列中的线程保证有 0 时间 - 它刚刚被插入，所以它应该放在队列的后面。你可以使用它所在的前一个队列的插入时间，但线程最近可能已从前一个前一个队列移动......我没有得到这个要求，无法想象它打算解决什么 - 我将不得不思考关于它的更多...
通过节省插入时间，我并不是要真正节省时间，而是要有一个计数器，并在每个线程准备好运行并插入队列时给它一个“时间戳” ，因此线程可以按它们的时间戳排序。是不是太贵了？
好吧，我无法理解的是，当一个线程准备好时（可能它之前正在休眠或 I/O 等待），它的时间戳是“现在”。该优先级队列中的所有线程（如果有）都将具有较早的时间戳，因此，如果需要 FCFS，则新线程必须在最后运行。如果希望刚刚准备好的线程首先运行（如果 I/O inetrrupt 刚刚使其准备好，这不是不合理的），那么它可以排在队列的前面，或者可能提高其优先级并放入下一个更高优先级的队列。恕我直言，这使得实际的时间戳变得多余。
Hmm.. 您是否尝试强制执行一些实时保证，以便当您从另一个线程更改线程的优先级时，它会以“等待时间”的顺序插入到新队列中？你为什么想要这个，为什么你那么在意插入顺序？这种“更改优先级”等待时间有序插入仅在您的盒子超载（比处理器具有更多就绪线程）并且优先级发生更改时才需要。每次线程准备就绪时，您确实需要施加此时间戳，而优先级算法可能需要它。那是……不寻常？

标签： multithreading data-structures scheduling priority-queue

【解决方案1】：

可能是我没有正确理解您的问题，但您可以为每个优先级设置一个单独的列表。
因此，每个线程都根据其优先级添加到相应的列表中。而且由于您总是在列表的末尾添加并从头部删除，您将拥有 FCFS 行为。

您还可以创建一个优先级队列来检索具有最低优先级的下一个线程（O(1) 来获取下一个线程和 O(logN) 来插入。为了比较，您可以使用每个优先级和插入时间的组合节点。

【讨论】：

这只有在有一小部分可能的优先级时才会起作用。这很可能是这里的情况，但不一定是。
这正是我一直以来处理优先级队列的方式——按优先级索引的 FIFO 队列数组。除了一小组优先事项之外，我从来没有要求过任何事情。我也从未见过实际线程的优先级队列，只是任务，（好吧，在多线程操作系统内核中我见过它们）。
谢谢。我实际上有一小部分优先事项。如果我理解您的解决方案，更改线程的优先级会将其放在新优先级列表的末尾。这不好，因为我想保存线程的插入顺序（并且优先级的更改不会重置它的插入时间）。
@Lior：您可以修改而不是添加到末尾，而是移动元素以将其放置在队列中的适当位置（根据其插入时间）。但是这种移动会添加一个 O (N) 在插入时间。
我是这里唯一不了解此设计/要求的人吗？ '插入时间' - 插入什么？新队列，旧队列，旧队列之前的队列？我完全感到困惑，也许我需要啤酒。