Java多线程进阶（二六）—— J.U.C之collections框架：ConcurrentSkipListSet

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一、ConcurrentSkipListSet简介

ConcurrentSkipListSet，是JDK1.6时J.U.C新增的一个集合工具类，顾名思义，它是一种SET类型。

SET类型，在数学上称为“集合”，具有互异性、无序性的特点，也就是说SET中的任意两个元素均不相同（即不包含重复元素），且元素是无序的。

是不是感觉和HashMap有点类似？HashMap中的Key也是不能重复，且是无序的。

事实上，JDK提供的默认SET实现——HashSet，其实就是采用“组合”的方式——内部引用了一个HashMap对象，以此实现SET的功能。

我们来看下ConcurrentSkipListSet的类继承图：

可以看到，ConcurrentSkipListSet实现了NavigableSet接口，在Java多线程进阶（二五）—— J.U.C之collections框架：ConcurrentSkipListMap中，我们提到过ConcurrentSkipListMap实现了NavigableMap接口，以提供和排序相关的功能，维持元素的有序性，所以ConcurrentSkipListSet就是一种为并发环境设计的有序SET工具类。

NavigableSet的功能和NavigableMap几乎是完全一样的，提供了根据指定Key返回最接近项、按升序/降序返回所有键的视图等功能。唯一的区别是NavigableSet针对的仅仅是键值，NavigableMap针对键值对进行操作。

二、ConcurrentSkipListSet原理

内部结构

ConcurrentSkipListSet的实现非常简单，其内部引用了一个ConcurrentSkipListMap对象，所有API方法均委托ConcurrentSkipListMap对象完成：

public class ConcurrentSkipListSet<E> extends AbstractSet<E>
    implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable {

    /**
     * The underlying map. Uses Boolean.TRUE as value for each
     * element.  This field is declared final for the sake of thread
     * safety, which entails some ugliness in clone().
     */
    private final ConcurrentNavigableMap<E, Object> m;

    public ConcurrentSkipListSet() {
        m = new ConcurrentSkipListMap<E, Object>();
    }

    public ConcurrentSkipListSet(Comparator<? super E> comparator) {
        m = new ConcurrentSkipListMap<E, Object>(comparator);
    }

    public ConcurrentSkipListSet(Collection<? extends E> c) {
        m = new ConcurrentSkipListMap<E, Object>();
        addAll(c);
    }

    public ConcurrentSkipListSet(SortedSet<E> s) {
        m = new ConcurrentSkipListMap<E, Object>(s.comparator());
        addAll(s);
    }

    ConcurrentSkipListSet(ConcurrentNavigableMap<E, Object> m) {
        this.m = m;
    }
    
    // ...
}

从上述代码可以看出，ConcurrentSkipListSet在构造时创建了一个ConcurrentSkipListMap对象，并由字段m引用，所以其实ConcurrentSkipListSet就是一种跳表类型的数据结构，其平均增删改查的时间复杂度均为O(logn)。

核心方法

我们来看下ConcurrentSkipListSet是如何实现API方法的：

public int size() {
    return m.size();
}

public boolean isEmpty() {
    return m.isEmpty();
}

public boolean contains(Object o) {
    return m.containsKey(o);
}


public boolean add(E e) {
    return m.putIfAbsent(e, Boolean.TRUE) == null;
}

public boolean remove(Object o) {
    return m.remove(o, Boolean.TRUE);
}

public void clear() {
    m.clear();
}
 
//...

从上述代码可以看出，所有操作均是委托ConcurrentSkipListMap对象完成的。重点看下add方法：

public boolean add(E e) {
    return m.putIfAbsent(e, Boolean.TRUE) == null;
}

我们知道ConcurrentSkipListMap对键值对的要求是均不能为null，所以ConcurrentSkipListSet在插入元素的时候，用一个Boolean.TRUE对象（相当于一个值为true的Boolean型对象）作为value，同时putIfAbsent可以保证不会存在相同的Key。

所以，最终跳表中的所有Node结点的Key均不会相同，且值都是Boolean.True。