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死磕 java集合之ConcurrentSkipListSet源码分析

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问题

(1)ConcurrentSkipListSet的底层是ConcurrentSkipListMap吗?

(2)ConcurrentSkipListSet是 线程安全 的吗?

(3)ConcurrentSkipListSet是有序的吗?

(4)ConcurrentSkipListSet和之前讲的Set有何不同?

简介

ConcurrentSkipListSet底层是通过ConcurrentNavigableMap来实现的,它是一个有序的线程安全的集合。

源码分析

它的源码比较简单,跟通过Map实现的Set基本是一致,只是多了一些取最近的元素的方法。

为了保持专栏的完整性,我还是贴一下源码,最后会对Set的整个家族作一个对比,有兴趣的可以直接拉到最下面。

// 实现了NavigableSet接口,并没有所谓的ConcurrentNavigableSet接口
public class ConcurrentSkipListSet<E>
 extends AbstractSet<E>
 implements NavigableSet<E>, Cloneable,  java .io.Serializable {
 private static final long serialVersionUID = -2479143111061671589L;
 // 存储使用的map
 private final ConcurrentNavigableMap<E,Object> m;
 // 初始化
 public ConcurrentSkipListSet() {
 m = new ConcurrentSkipListMap<E,Object>();
 }
 // 传入比较器【本篇文章由公众号“彤哥读源码”原创】
 public ConcurrentSkipListSet(Comparator<? super E> comparator) {
 m = new ConcurrentSkipListMap<E,Object>(comparator);
 }
 
 // 使用ConcurrentSkipListMap初始化map
 // 并将集合c中所有元素放入到map中
 public ConcurrentSkipListSet( Collection <? extends E> c) {
 m = new ConcurrentSkipListMap<E,Object>();
 addAll(c);
 }
 
 // 使用ConcurrentSkipListMap初始化map
 // 并将有序Set中所有元素放入到map中
 public ConcurrentSkipListSet(SortedSet<E> s) {
 m = new ConcurrentSkipListMap<E,Object>(s.comparator());
 addAll(s);
 }
 
 // ConcurrentSkipListSet类内部返回子set时使用的
 ConcurrentSkipListSet(ConcurrentNavigableMap<E,Object> m) {
 this.m = m;
 }
 
 // 克隆方法
 public ConcurrentSkipListSet<E> clone() {
 try {
 @SuppressWarnings("unchecked")
 ConcurrentSkipListSet<E> clone =
 (ConcurrentSkipListSet<E>) super.clone();
 clone.setMap(new ConcurrentSkipListMap<E,Object>(m));
 return clone;
 } catch (CloneNotSupportedException e) {
 throw new InternalError();
 }
 }
 /* ---------------- Set operations -------------- */
 // 返回元素个数
 public int size() {
 return m.size();
 }
 // 检查是否为空
 public  Boolean  isEmpty() {
 return m.isEmpty();
 }
 
 // 检查是否包含某个元素
 public boolean contains(Object o) {
 return m.containsKey(o);
 }
 
 // 添加一个元素
 // 调用map的putIfAbsent()方法
 public boolean add(E e) {
 return m.putIfAbsent(e, Boolean.TRUE) == null;
 }
 
 // 移除一个元素
 public boolean remove(Object o) {
 return m.remove(o, Boolean.TRUE);
 }
 // 清空所有元素
 public void clear() {
 m.clear();
 }
 
 //  迭代器 
 public  iterator <E> iterator() {
 return m.navigableKeySet().iterator();
 }
 // 降序迭代器
 public Iterator<E> descendingIterator() {
 return m.descendingKeySet().iterator();
 }
 /* ---------------- AbstractSet Overrides -------------- */
 // 比较相等方法
 public boolean equals(Object o) {
 // Override AbstractSet version to avoid calling size()
 if (o == this)
 return true;
 if (!(o instanceof Set))
 return false;
 Collection<?> c = (Collection<?>) o;
 try {
 // 这里是通过两次两层for循环来比较
 // 这里是有很大优化空间的,参考上篇文章CopyOnWriteArraySet中的彩蛋
 return containsAll(c) && c.containsAll(this);
 } catch (ClassCastException unused) {
 return false;
 } catch (NullPointerException unused) {
 return false;
 }
 }
 
 // 移除集合c中所有元素
 public boolean removeAll(Collection<?> c) {
 // Override AbstractSet version to avoid unnecessary call to size()
 boolean modified = false;
 for (Object e : c)
 if (remove(e))
 modified = true;
 return modified;
 }
 /* ---------------- Relational operations -------------- */
 
 // 小于e的最大元素
 public E lower(E e) {
 return m.lowerKey(e);
 }
 // 小于等于e的最大元素
 public E floor(E e) {
 return m.floorKey(e);
 }
 
 // 大于等于e的最小元素
 public E ceiling(E e) {
 return m.ceilingKey(e);
 }
 // 大于e的最小元素
 public E higher(E e) {
 return m.higherKey(e);
 }
 // 弹出最小的元素
 public E pollFirst() {
 Map.Entry<E,Object> e = m.pollFirstEntry();
 return (e == null) ? null : e.getKey();
 }
 // 弹出最大的元素
 public E pollLast() {
 Map.Entry<E,Object> e = m.pollLastEntry();
 return (e == null) ? null : e.getKey();
 }
 /* ---------------- SortedSet operations -------------- */
 // 取比较器
 public Comparator<? super E> comparator() {
 return m.comparator();
 }
 // 最小的元素
 public E first() {
 return m.firstKey();
 }
 // 最大的元素
 public E last() {
 return m.lastKey();
 }
 
 // 取两个元素之间的子set【本篇文章由公众号“彤哥读源码”原创】
 public NavigableSet<E> subSet(E fromElement,
 boolean fromInclusive,
 E toElement,
 boolean toInclusive) {
 return new ConcurrentSkipListSet<E>
 (m.subMap(fromElement, fromInclusive,
 toElement, toInclusive));
 }
 
 // 取头子set
 public NavigableSet<E> headSet(E toElement, boolean inclusive) {
 return new ConcurrentSkipListSet<E>(m.headMap(toElement, inclusive));
 }
 // 取尾子set
 public NavigableSet<E> tailSet(E fromElement, boolean inclusive) {
 return new ConcurrentSkipListSet<E>(m.tailMap(fromElement, inclusive));
 }
 // 取子set,包含from,不包含to
 public NavigableSet<E> subSet(E fromElement, E toElement) {
 return subSet(fromElement, true, toElement, false);
 }
 
 // 取头子set,不包含to
 public NavigableSet<E> headSet(E toElement) {
 return headSet(toElement, false);
 }
 
 // 取尾子set,包含from
 public NavigableSet<E> tailSet(E fromElement) {
 return tailSet(fromElement, true);
 }
 
 // 降序set
 public NavigableSet<E> descendingSet() {
 return new ConcurrentSkipListSet<E>(m.descendingMap());
 }
 // 可分割的迭代器
 @SuppressWarnings("unchecked")
 public Spliterator<E> spliterator() {
 if (m instanceof ConcurrentSkipListMap)
 return ((ConcurrentSkipListMap<E,?>)m).keySpliterator();
 else
 return (Spliterator<E>)((ConcurrentSkipListMap.SubMap<E,?>)m).keyIterator();
 }
 // 原子更新map,给clone方法使用
 private void setMap(ConcurrentNavigableMap<E,Object> map) {
 UNSAFE.putObjectVolatile(this, mapOffset, map);
 }
 // 原子操作相关内容
 private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
 private static final long mapOffset;
 static {
 try {
 UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
 Class<?> k = ConcurrentSkipListSet.class;
 mapOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
 (k.getDeclaredField("m"));
 } catch (Exception e) {
 throw new Error(e);
 }
 }
}
 

可以看到,ConcurrentSkipListSet基本上都是使用ConcurrentSkipListMap实现的,虽然取子set部分是使用ConcurrentSkipListMap中的内部类,但是这些内部类其实也是和ConcurrentSkipListMap相关的,它们返回ConcurrentSkipListMap的一部分数据。

另外,这里的equals()方法实现的相当敷衍,有很大的优化空间,作者这样实现,应该也是知道几乎没有人来调用equals()方法吧。

总结

(1)ConcurrentSkipListSet底层是使用ConcurrentNavigableMap实现的;

(2)ConcurrentSkipListSet有序的,基于元素的自然排序或者通过比较器确定的顺序;

(3)ConcurrentSkipListSet是线程安全的;

彩蛋

Set大汇总:

Set 有序性 线程安全 底层实现 关键接口 特点 HashSet 无 否 HashMap 无 简单 LinkedHashSet 有 否 LinkedHashMap 无 插入顺序 TreeSet 有 否 NavigableMap NavigableSet 自然顺序 CopyOnWriteArraySet 有 是 CopyOnWriteArrayList 无 插入顺序,读写分离 ConcurrentSkipListSet 有 是 ConcurrentNavigableMap NavigableSet 自然顺序 从中我们可以发现一些规律:

(1)除了HashSet其它Set都是有序的【本篇文章由公众号“彤哥读源码”原创】;

(2)实现了NavigableSet或者SortedSet接口的都是自然顺序的;

(3)使用并发安全的集合实现的Set也是并发安全的;

(4)TreeSet虽然不是全部都是使用的TreeMap实现的,但其实都是跟TreeMap相关的(TreeMap的子Map中组合了TreeMap);

(5)ConcurrentSkipListSet虽然不是全部都是使用的ConcurrentSkipListMap实现的,但其实都是跟ConcurrentSkipListMap相关的(ConcurrentSkipListeMap的子Map中组合了ConcurrentSkipListMap);

文章来源:智云一二三科技

文章标题:死磕 java集合之ConcurrentSkipListSet源码分析

文章地址:https://www.zhihuclub.com/200339.shtml

关于作者: 智云科技

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