Java多线程系列--“JUC集合”06之 ConcurrentSkipListSet

叁歲伎倆 2022-05-23 00:58 139阅读 0赞

### **概要** ###

本章对Java.util.concurrent包中的ConcurrentSkipListSet类进行详细的介绍。内容包括：  
[ConcurrentSkipListSet介绍  
][ConcurrentSkipListSet_][ConcurrentSkipListSet原理和数据结构][ConcurrentSkipListSet]  
[ConcurrentSkipListSet函数列表][ConcurrentSkipListSet 1]  
[ConcurrentSkipListSet源码(JDK1.7.0\_40版本)][ConcurrentSkipListSet_JDK1.7.0_40]  
[ConcurrentSkipListSet示例][ConcurrentSkipListSet 2]

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### ConcurrentSkipListSet介绍 ###

ConcurrentSkipListSet是线程安全的有序的集合，适用于高并发的场景。  
ConcurrentSkipListSet和[TreeSet][]，它们虽然都是有序的集合。但是，第一，它们的线程安全机制不同，TreeSet是非线程安全的，而ConcurrentSkipListSet是线程安全的。第二，ConcurrentSkipListSet是通过[ConcurrentSkipListMap][]实现的，而TreeSet是通过TreeMap实现的。

### **ConcurrentSkipListSet原理和数据结构** ###

ConcurrentSkipListSet的数据结构，如下图所示：

[![30231618-c5642dcd06d344269bfda4f05f431951.jpg][]][30231618-c5642dcd06d344269bfda4f05f431951.jpg]

**说明**：  
(01) ConcurrentSkipListSet继承于AbstractSet。因此，它本质上是一个集合。  
(02) ConcurrentSkipListSet实现了NavigableSet接口。因此，ConcurrentSkipListSet是一个有序的集合。  
(03) ConcurrentSkipListSet是通过ConcurrentSkipListMap实现的。它包含一个ConcurrentNavigableMap对象m，而m对象实际上是ConcurrentNavigableMap的实现类ConcurrentSkipListMap的实例。ConcurrentSkipListMap中的元素是key-value键值对；而ConcurrentSkipListSet是集合，它只用到了ConcurrentSkipListMap中的key！

### ConcurrentSkipListSet函数列表 ###

![复制代码][copycode.gif]

// 构造一个新的空 set，该 set 按照元素的自然顺序对其进行排序。
    ConcurrentSkipListSet()
    // 构造一个包含指定 collection 中元素的新 set，这个新 set 按照元素的自然顺序对其进行排序。
    ConcurrentSkipListSet(Collection<? extends E> c)
    // 构造一个新的空 set，该 set 按照指定的比较器对其元素进行排序。
    ConcurrentSkipListSet(Comparator<? super E> comparator)
    // 构造一个新 set，该 set 所包含的元素与指定的有序 set 包含的元素相同，使用的顺序也相同。
    ConcurrentSkipListSet(SortedSet<E> s)
    
    // 如果此 set 中不包含指定元素，则添加指定元素。
    boolean add(E e)
    // 返回此 set 中大于等于给定元素的最小元素；如果不存在这样的元素，则返回 null。
    E ceiling(E e)
    // 从此 set 中移除所有元素。
    void clear()
    // 返回此 ConcurrentSkipListSet 实例的浅表副本。
    ConcurrentSkipListSet<E> clone()
    // 返回对此 set 中的元素进行排序的比较器；如果此 set 使用其元素的自然顺序，则返回 null。
    Comparator<? super E> comparator()
    // 如果此 set 包含指定的元素，则返回 true。
    boolean contains(Object o)
    // 返回在此 set 的元素上以降序进行迭代的迭代器。
    Iterator<E> descendingIterator()
    // 返回此 set 中所包含元素的逆序视图。
    NavigableSet<E> descendingSet()
    // 比较指定对象与此 set 的相等性。
    boolean equals(Object o)
    // 返回此 set 中当前第一个（最低）元素。
    E first()
    // 返回此 set 中小于等于给定元素的最大元素；如果不存在这样的元素，则返回 null。
    E floor(E e)
    // 返回此 set 的部分视图，其元素严格小于 toElement。
    NavigableSet<E> headSet(E toElement)
    // 返回此 set 的部分视图，其元素小于（或等于，如果 inclusive 为 true）toElement。
    NavigableSet<E> headSet(E toElement, boolean inclusive)
    // 返回此 set 中严格大于给定元素的最小元素；如果不存在这样的元素，则返回 null。
    E higher(E e)
    // 如果此 set 不包含任何元素，则返回 true。
    boolean isEmpty()
    // 返回在此 set 的元素上以升序进行迭代的迭代器。
    Iterator<E> iterator()
    // 返回此 set 中当前最后一个（最高）元素。
    E last()
    // 返回此 set 中严格小于给定元素的最大元素；如果不存在这样的元素，则返回 null。
    E lower(E e)
    // 获取并移除第一个（最低）元素；如果此 set 为空，则返回 null。
    E pollFirst()
    // 获取并移除最后一个（最高）元素；如果此 set 为空，则返回 null。
    E pollLast()
    // 如果此 set 中存在指定的元素，则将其移除。
    boolean remove(Object o)
    // 从此 set 中移除包含在指定 collection 中的所有元素。
    boolean removeAll(Collection<?> c)
    // 返回此 set 中的元素数目。
    int size()
    // 返回此 set 的部分视图，其元素范围从 fromElement 到 toElement。
    NavigableSet<E> subSet(E fromElement, boolean fromInclusive, E toElement, boolean toInclusive)
    // 返回此 set 的部分视图，其元素从 fromElement（包括）到 toElement（不包括）。
    NavigableSet<E> subSet(E fromElement, E toElement)
    // 返回此 set 的部分视图，其元素大于等于 fromElement。
    NavigableSet<E> tailSet(E fromElement)
    // 返回此 set 的部分视图，其元素大于（或等于，如果 inclusive 为 true）fromElement。
    NavigableSet<E> tailSet(E fromElement, boolean inclusive)

![复制代码][copycode.gif]

### **ConcurrentSkipListSet源码(JDK1.7.0\_40版本)** ###

ConcurrentSkipListSet.java的完整源码如下：

![ContractedBlock.gif][]

ConcurrentSkipListSet是通过ConcurrentSkipListMap实现的，它的接口基本上都是通过调用ConcurrentSkipListMap接口来实现的。这里就不再对它的源码进行分析了。

### ConcurrentSkipListSet示例 ###

![复制代码][copycode.gif]

1 import java.util.*;
     2 import java.util.concurrent.*;
     3 
     4 /*
     5  *   ConcurrentSkipListSet是“线程安全”的集合，而TreeSet是非线程安全的。
     6  *
     7  *   下面是“多个线程同时操作并且遍历集合set”的示例
     8  *   (01) 当set是ConcurrentSkipListSet对象时，程序能正常运行。
     9  *   (02) 当set是TreeSet对象时，程序会产生ConcurrentModificationException异常。
    10  *
    11  * @author skywang
    12  */
    13 public class ConcurrentSkipListSetDemo1 {
    14 
    15     // TODO: set是TreeSet对象时，程序会出错。
    16     //private static Set<String> set = new TreeSet<String>();
    17     private static Set<String> set = new ConcurrentSkipListSet<String>();
    18     public static void main(String[] args) {
    19     
    20         // 同时启动两个线程对set进行操作！
    21         new MyThread("a").start();
    22         new MyThread("b").start();
    23     }
    24 
    25     private static void printAll() {
    26         String value = null;
    27         Iterator iter = set.iterator();
    28         while(iter.hasNext()) {
    29             value = (String)iter.next();
    30             System.out.print(value+", ");
    31         }
    32         System.out.println();
    33     }
    34 
    35     private static class MyThread extends Thread {
    36         MyThread(String name) {
    37             super(name);
    38         }
    39         @Override
    40         public void run() {
    41                 int i = 0;
    42             while (i++ < 10) {
    43                 // “线程名” + "序号"
    44                 String val = Thread.currentThread().getName() + (i%6);
    45                 set.add(val);
    46                 // 通过“Iterator”遍历set。
    47                 printAll();
    48             }
    49         }
    50     }
    51 }

![复制代码][copycode.gif]

**(某一次)运行结果**：

![复制代码][copycode.gif]

a1, b1, 
    a1, a1, a2, b1, 
    b1, a1, a2, a3, b1,
    
    a1, a2, a3, a1, a4, b1, b2, 
    a2, a1, a2, a3, a4, a5, b1, b2, 
    a3, a0, a4, a5, a1, b1, a2, b2, 
    a3, a0, a4, a1, a5, a2, b1, a3, b2, a4, b3, 
    a5, a0, b1, a1, b2, a2, b3, 
    a3, a0, a4, a1, a5, a2, b1, a3, b2, a4, b3, a5, b4, 
    b1, a0, b2, a1, b3, a2, b4, 
    a3, a0, a4, a1, a5, a2, b1, a3, b2, a4, b3, a5, b4, b1, b5, 
    b2, a0, a1, a2, a3, a4, a5, b3, b1, b4, b2, b5, 
    b3, a0, b4, a1, b5, 
    a2, a0, a3, a1, a4, a2, a5, a3, b0, a4, b1, a5, b2, b0, b3, b1, b4, b2, b5, b3, 
    b4, a0, b5, 
    a1, a2, a3, a4, a5, b0, b1, b2, b3, b4, b5, 
    a0, a1, a2, a3, a4, a5, b0, b1, b2, b3, b4, b5, 
    a0, a1, a2, a3, a4, a5, b0, b1, b2, b3, b4, b5, 
    a0, a1, a2, a3, a4, a5, b0, b1, b2, b3, b4, b5,

![复制代码][copycode.gif]

**结果说明**：  
示例程序中，启动两个线程(线程a和线程b)分别对ConcurrentSkipListSet进行操作。以线程a而言，它会先获取“线程名”+“序号”，然后将该字符串添加到ConcurrentSkipListSet集合中；接着，遍历并输出集合中的全部元素。 线程b的操作和线程a一样，只不过线程b的名字和线程a的名字不同。  
当set是ConcurrentSkipListSet对象时，程序能正常运行。如果将set改为TreeSet时，程序会产生ConcurrentModificationException异常。

转载于：http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3498634.html

[ConcurrentSkipListSet_]: http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3498634.html#p1
[ConcurrentSkipListSet]: http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3498634.html#a22
[ConcurrentSkipListSet 1]: http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3498634.html#p2
[ConcurrentSkipListSet_JDK1.7.0_40]: http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3498634.html#a4
[ConcurrentSkipListSet 2]: http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3498634.html#a5
[http_www.cnblogs.com_skywang12345_p_3498634.html]: http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3498634.html
[TreeSet]: http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3311268.html
[ConcurrentSkipListMap]: http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3498556.html
[30231618-c5642dcd06d344269bfda4f05f431951.jpg]: /images/20220523/ed3e4f777cfb449981ebd3255cf8ffed.png
[copycode.gif]: /images/20220523/f5a124d071ec4d1998cc06f6977bd50c.png
[ContractedBlock.gif]: /images/20220523/bea0b3b0ff014797a371f73b1d5bef7d.png