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c# 如何用c#实现一个支持优先级的任务队列

日期:2026-01-02 00:00 / 作者:幻夢星雲
Queue不支持优先级队列功能,因其为FIFO结构,无法按优先级动态排序;.NET 6+推荐使用原生PriorityQueue,底层为二叉堆,操作复杂度O(log n)。

为什么不能直接用 Queue 做优先级队列

因为 Queue 是先进先出(FIFO),完全不支持按优先级动态排序。插入时无法决定它该排在哪,取的时候也只认队首——哪怕你刚塞进去一个紧急任务,它也得等前面所有低优任务跑完。

常见误操作是手动 Sort() 每次插入后或取前重排,这会导致时间复杂度飙升到 O(n log n),且破坏线程安全。真实场景里,高并发下还可能漏掉排序时机,造成优先级“失效”。

PriorityQueue(.NET 6+)最稳妥

.NET 6 引入了原生 PriorityQueue,底层是二叉堆,Enqueue()Dequeue() 都是 O(log n),线程不安全但性能高、语义清晰。

var queue = new PriorityQueue();
queue.Enqueue("low", 10);
queue.Enqueue("high", 1);
queue.Enqueue("medium", 5);

Console.WriteLine(queue.Dequeue()); // 输出 "high"
Console.WriteLine(queue.Dequeue()); // 输出 "medium"

兼容旧版 .NET(如 .NET Framework 4.8)怎么办

没有内置 PriorityQueue,别硬套 SortedSet(无法存重复优先级)或自己手写堆(易错且难维护)。推荐两个轻量方案:

多线程环境下必须加锁或换并发结构

PriorityQueue 本身不保证线程安全。多个线程同时 Enqueue/Dequeue 会抛 InvalidOperationException 或数据损坏。

优先级队列真正的复杂点不在“怎么排”,而在“谁来决定优先级值”和“如何避免高优任务饿死低优任务”。比如长期堆积的低优任务可能永远得不到执行,需要引入老化(aging)机制——每次重排队列时悄悄提升其优先级。这点容易被忽略,但生产环境很关键。