ConcurrentSkipListMap/ConcurrentSkipListSet

轉關於ConcurrentSkipListMap 和 ConcurrentSkipListSet 的深度好文， 終於明白了skip List （跳錶）的含義

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ConcurrentSkipListMap介紹

ConcurrentSkipListMap是線程安全的有序的哈希表，適用於高併發的場景。
ConcurrentSkipListMap和TreeMap，它們雖然都是有序的哈希表。可是，第一，它們的線程安全機制不一樣，TreeMap是非線程安全的，而ConcurrentSkipListMap是線程安全的。第二，ConcurrentSkipListMap是經過跳錶實現的，而TreeMap是經過紅黑樹實現的。
關於跳錶(Skip List)，它是平衡樹的一種替代的數據結構，可是和紅黑樹不相同的是，跳錶對於樹的平衡的實現是基於一種隨機化的算法的，這樣也就是說跳錶的插入和刪除的工做是比較簡單的。

 

ConcurrentSkipListMap原理和數據結構

ConcurrentSkipListMap的數據結構，以下圖所示：

說明：

先以數據「7,14,21,32,37,71,85」序列爲例，來對跳錶進行簡單說明。

跳錶分爲許多層(level)，每一層均可以看做是數據的索引，這些索引的意義就是加快跳錶查找數據速度。每一層的數據都是有序的，上一層數據是下一層數據的子集，而且第一層(level 1)包含了所有的數據；層次越高，跳躍性越大，包含的數據越少。
跳錶包含一個表頭，它查找數據時，是從上往下，從左往右進行查找。如今「須要找出值爲32的節點」爲例，來對比說明跳錶和廣泛的鏈表。

狀況1：鏈表中查找「32」節點
路徑以下圖1-02所示：

須要4步(紅色部分表示路徑)。

 

狀況2：跳錶中查找「32」節點
路徑以下圖1-03所示：

忽略索引垂直線路上路徑的狀況下，只須要2步(紅色部分表示路徑)。

下面說說Java中ConcurrentSkipListMap的數據結構。
(01) ConcurrentSkipListMap繼承於AbstractMap類，也就意味着它是一個哈希表。
(02) Index是ConcurrentSkipListMap的內部類，它與「跳錶中的索引相對應」。HeadIndex繼承於Index，ConcurrentSkipListMap中含有一個HeadIndex的對象head，head是「跳錶的表頭」。
(03) Index是跳錶中的索引，它包含「右索引的指針(right)」，「下索引的指針(down)」和「哈希表節點node」。node是Node的對象，Node也是ConcurrentSkipListMap中的內部類。

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ConcurrentSkipListSet介紹

ConcurrentSkipListSet是線程安全的有序的集合，適用於高併發的場景。
ConcurrentSkipListSet和TreeSet，它們雖然都是有序的集合。可是，第一，它們的線程安全機制不一樣，TreeSet是非線程安全的，而ConcurrentSkipListSet是線程安全的。第二，ConcurrentSkipListSet是經過ConcurrentSkipListMap實現的，而TreeSet是經過TreeMap實現的。

 

ConcurrentSkipListSet原理和數據結構

ConcurrentSkipListSet的數據結構，以下圖所示：

說明：
(01) ConcurrentSkipListSet繼承於AbstractSet。所以，它本質上是一個集合。
(02) ConcurrentSkipListSet實現了NavigableSet接口。所以，ConcurrentSkipListSet是一個有序的集合。
(03) ConcurrentSkipListSet是經過ConcurrentSkipListMap實現的。它包含一個ConcurrentNavigableMap對象m，而m對象其實是ConcurrentNavigableMap的實現類ConcurrentSkipListMap的實例。ConcurrentSkipListMap中的元素是key-value鍵值對；而ConcurrentSkipListSet是集合，它只用到了ConcurrentSkipListMap中的key！