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死磕 java集合之ConcurrentSkipListSet源码分析——Set大汇总

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彤哥
发布2019-07-08 15:18:42
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发布2019-07-08 15:18:42
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文章被收录于专栏:彤哥读源码彤哥读源码


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。

代码语言:javascript
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// 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    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    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(横屏观看)

Set

有序性

线程安全

底层实现

关键接口

特点

HashSet

HashMap

简单

LinkedHashSet

LinkedHashMap

插入顺序

TreeSet

NavigableMap

NavigableSet

自然顺序

CopyOnWriteArraySet

CopyOnWriteArrayList

插入顺序,读写分离

ConcurrentSkipListSet

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;

(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);

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原始发表:2019-04-19,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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