ConcurrentSkipListMap

为了引出 ConcurrentSkipListMap,先来简单理解下什么是跳表。

对于单链表,即使链表是有序的,如果想要在其中查找某个数据,也只能从头到尾遍历链表,这样效率自然就会很低,跳表就不一样了。跳表是一种可以用来快速查找的数据结构,有点类似于平衡树。它们都可以对元素进行快速的查找。但一个重要的区别是:对平衡树的插入和删除往往很可能导致平衡树进行一次全局的调整;而对跳表的插入和删除,只需要对整个数据结构的局部进行操作即可。这样带来的好处是:在高并发的情况下,需要一个全局锁,来保证整个平衡树的线程安全;而对于跳表,则只需要部分锁即可。这样,在高并发环境下,就可以拥有更好的性能。就查询的性能而言,跳表的时间复杂度是 O(logn), 所以在并发数据结构中,JDK 使用跳表来实现一个 Map。

跳表的本质,是同时维护了多个链表,并且链表是分层的

2级索引跳表

最低层的链表,维护了跳表内所有的元素,每上面一层链表,都是下面一层的子集。

跳表内所有链表的元素都是排序的。查找时,可以从顶级链表开始找。一旦发现被查找的元素大于当前链表中的取值,就会转入下一层链表继续找。这也就是说在查找过程中,搜索是跳跃式的。如上图所示,在跳表中查找元素18。

在跳表中查找元素18

查找18 的时候,原来需要遍历 18 次,现在只需要 7 次即可。针对链表长度比较大的时候,构建索引,查找效率的提升就会非常明显。

从上面很容易看出,跳表是一种利用空间换时间的算法

使用跳表实现 Map,和使用哈希算法实现 Map 的另外一个不同之处是:哈希并不会保存元素的顺序,而跳表内所有的元素都是排序的。因此,在对跳表进行遍历时,你会得到一个有序的结果。所以,如果你的应用需要有序性,那么跳表就是你不二的选择,JDK 中实现这一数据结构的类是 ConcurrentSkipListMap

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