并发容器之ConcurrentSkipListSet
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原理和数据结构
ConcurrentSkipListSet函数列表
ConcurrentSkipListSet源码(JDK1.7.0_40版本)
ConcurrentSkipListSet示例
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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:
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
// 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)
ConcurrentSkipListSet源码(JDK1.7.0_40版本)
ConcurrentSkipListSet.java的完整源码如下:
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/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
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 }
(某一次)运行结果:
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,
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。