一、概述

  ConcurrentSkipListMap是线程安全的有序的哈希表,适用于高并发的场景。

  ConcurrentSkipListMap和TreeMap,它们虽然都是有序的哈希表。但是,第一,它们的线程安全机制不同,TreeMap是非线程安全的,而ConcurrentSkipListMap是线程安全的。第二,ConcurrentSkipListMap是通过跳表实现的,而TreeMap是通过红黑树实现的。

  关于跳表(Skip List),它是平衡树的一种替代的数据结构,但是和红黑树不相同的是,跳表对于树的平衡的实现是基于一种随机化的算法的,这样也就是说跳表的插入和删除的工作是比较简单的。 

1.1、原理和数据结构

    

  说明

  先以数据“7,14,21,32,37,71,85”序列为例,来对跳表进行简单说明。

  跳表分为许多层(level),每一层都可以看作是数据的索引,这些索引的意义就是加快跳表查找数据速度。每一层的数据都是有序的,上一层数据是下一层数据的子集,并且第一层(level 1)包含了全部的数据;层次越高,跳跃性越大,包含的数据越少。
  跳表包含一个表头,它查找数据时,是从上往下,从左往右进行查找。现在“需要找出值为32的节点”为例,来对比说明跳表和普遍的链表。

  情况1:链表中查找“32”节点
  路径如下图1-02所示:

    

  需要4步(红色部分表示路径)。

  情况2:跳表中查找“32”节点
  路径如下图1-03所示:

    

  忽略索引垂直线路上路径的情况下,只需要2步(红色部分表示路径)。

  下面说说Java中ConcurrentSkipListMap的数据结构。
    (01) ConcurrentSkipListMap继承于AbstractMap类,也就意味着它是一个哈希表。
    (02) Index是ConcurrentSkipListMap的内部类,它与“跳表中的索引相对应”。HeadIndex继承于Index,ConcurrentSkipListMap中含有一个HeadIndex的对象head,head是“跳表的表头”。
    (03) Index是跳表中的索引,它包含“右索引的指针(right)”,“下索引的指针(down)”和“哈希表节点node”。node是Node的对象,Node也是ConcurrentSkipListMap中的内部类。

1.2、示例

/*
* ConcurrentSkipListMap是“线程安全”的哈希表,而TreeMap是非线程安全的。
*
* 下面是“多个线程同时操作并且遍历map”的示例
* (01) 当map是ConcurrentSkipListMap对象时,程序能正常运行。
* (02) 当map是TreeMap对象时,程序会产生ConcurrentModificationException异常。
*/
public class ConcurrentSkipListMapDemo1 { // TODO: map是TreeMap对象时,程序会出错。
//private static Map<String, String> map = new TreeMap<String, String>();
private static Map<String, String> map = new ConcurrentSkipListMap<String, String>(); public static void main(String[] args) { // 同时启动两个线程对map进行操作!
new MyThread("a").start();
new MyThread("b").start();
} private static void printAll() {
String key, value;
Iterator iter = map.entrySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
Map.Entry entry = (Map.Entry) iter.next();
key = (String) entry.getKey();
value = (String) entry.getValue();
System.out.print("(" + key + ", " + value + "), ");
}
System.out.println();
} private static class MyThread extends Thread {
MyThread(String name) {
super(name);
} @Override
public void run() {
int i = 0;
while (i++ < 6) {
// “线程名” + "序号"
String val = Thread.currentThread().getName() + i;
map.put(val, "0");
// 通过“Iterator”遍历map。
printAll();
}
}
}
}

1.3、使用场景

二、源码分析

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