ConcurrentSkipListMap 介绍

Stella981
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ConcurrentSkipListMap在JDK并发工具类使用范围不是很广,它是针对某一特殊需求而设计的——支持排序,同时支持搜索目标返回最接近匹配项的导航方法。一般情况下开发者很少会使用到该类,但是如果你有如上的特殊需求,那么ConcurrentSkipListMap将是一个很好地解决方案。

Java Collections Framework中另一个支持排序的Map是TreeMap,两者都是有序的哈希表,但是TreeMap是非线程安全的,当然可以使用Collections.synchronizedSortedMap将TreeMap进行包装,但是性能方面就显得捉急了,毕竟多个线程一起读都需要加锁是不太合理的,至少做到读写分离呀。但是从JDK1.6开始我们就多了一个选择:ConcurrentSkipListMap。这是一个支持高并发度的有序哈希表,并且是无锁的,可在多线程环境下替代TreeMap。

ConcurrentSkipListMap不同于TreeMap,前者使用SkipList(跳表)实现排序,而后者使用红黑树。相比红黑树,跳表的原理比较容易理解,简单点说就是在有序的链表上使用多级索引来定位元素。下面是简单看看SkipList的原理:

现在假设我们拥有一个有序的列表,如果我们想要在这个列表中查找一个元素,最优的查找算法应该是二分 查找了,但是链表不像数组,链表的元素是非连续的,所以无法使用二分查找来进行高效查找,那么抛开其他查找算法不说,最低效的算法就是从链表头部开始遍历,直至找到要查找的元素,虽说低效但是确是最大化使用了链表的优势——遍历。那么我们有没有可能同时提高查找效率,而且还使用链表的优势呢?跳表就是我们想要的查找算法。其实说白了跳表就是一种多级索引,通过索引链表中的部分值来确定被查找的值所处的范围。

跳表分为多层,层数越高,最高层元素越少,查找时也会越快,但是所占空间也就越多,所以跳表是用空间换时间(可见如果大量数据不是太适用,毕竟内存是有限的)。

跳表结构示意图:

ConcurrentSkipListMap 介绍

可以看见每一层都是一个有序的链表,而且是原始链表的子集,最底层(level1)是完整的链表结构,越往上链表的元素越少,同时查找也就越快。当我们需要查找一个元素时,会从跳表的最上层链表开始查询,定位元素的大致位置,然后通过向下指针再在下层查找。

跳表查找示意图:

ConcurrentSkipListMap 介绍

上图是从跳表中查找32的过程。

跳表的查找时间复杂度是:O(log(n))

使用场景

ConcurrentSkipListMap使用跳表结构来保存链表的顺序,解决了在有序链表中快速查找的问题,所以ConcurrentSkipListMap适合在需要链表的高效更新效率(删除/插入)以及还要保证一定的随机访问效率(查找/更新)的场景下使用。

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