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說明：閱讀本文之前，請先掌握本文前置知識： 跳表 核心原理 圖解，以及ConcurrentSkipListMap - 秒懂。
JUC 高並發工具類（3文章）與高並發容器類（N文章） ：
- 1 CyclicBarrier 使用&核心原理 圖解
- 2 countDownLatch 使用&核心原理 圖解
- 3 Semaphore 使用&核心原理 圖解
- 4 跳表 核心原理 圖解
- 5 ConcurrentSkipListMap - 秒懂
- 6 ConcurrentSkipListSet - 秒懂
1 ConcurrentSkipListSet簡介
ConcurrentSkipListSet，是J.U.C新增的一個集合工具類，顧名思義，它是一種SET類型。
SET類型，在數學上稱為“集合”，具有互異性、無序性的特點，也就是說SET中的任意兩個元素均不相同（即不包含重復元素），且元素是無序的。
JDK提供的默認SET實現——HashSet，其實就是采用“組合”的方式——內部引用了一個HashMap對象，以此實現SET的功能。
ConcurrentSkipListSet與ConcurrentSkipListMap的關系，與SET與HashMap的關系類似，就是采用“組合”的方式: ConcurrentSkipListSet組合了一個ConcurrentSkipListMap，將元素作為 ConcurrentSkipListMap的key存放。
2 ConcurrentSkipListSet原理
2.1 ConcurrentSkipListSet的類繼承圖
我們來看下ConcurrentSkipListSet的類繼承圖：
2.2 內部結構
ConcurrentSkipListSet的數據結構，如下圖所示：
說明：
(01) ConcurrentSkipListSet繼承於AbstractSet。因此，它本質上是一個集合。
(02) ConcurrentSkipListSet實現了NavigableSet接口。因此，ConcurrentSkipListSet是一個有序的集合。
(03) ConcurrentSkipListSet是通過組合ConcurrentSkipListMap實現的。它包含一個ConcurrentNavigableMap對象m，而m對象實際上是ConcurrentNavigableMap的實現類ConcurrentSkipListMap的實例。ConcurrentSkipListMap中的元素是key-value鍵值對；而ConcurrentSkipListSet是集合，它只用到了ConcurrentSkipListMap中的key！
2.3 構造器
ConcurrentSkipListSet的實現非常簡單，其內部引用了一個ConcurrentSkipListMap對象，所有API方法均委托ConcurrentSkipListMap對象完成：
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;
}
// ...
}
從上述代碼可以看出，ConcurrentSkipListSet在構造時創建了一個ConcurrentSkipListMap對象，並由字段m引用，所以其實ConcurrentSkipListSet就是一種跳表類型的數據結構，其平均增刪改查的時間復雜度均為O(logn)。
2.4 核心方法
我們來看下ConcurrentSkipListSet是如何實現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();
}
//...
從上述代碼可以看出，所有操作均是委托ConcurrentSkipListMap對象完成的。重點看下add方法：
public boolean add(E e) {
return m.putIfAbsent(e, Boolean.TRUE) == null;
}
ConcurrentSkipListMap對鍵值對的要求是均不能為null，所以ConcurrentSkipListSet在插入元素的時候，用一個Boolean.TRUE對象（相當於一個值為true的Boolean型對象）作為value，同時putIfAbsent可以保證不會存在相同的Key。
所以，最終跳表中的所有Node結點的Key均不會相同，且值都是Boolean.True。
3 ConcurrentSkipListSet適用場景
ConcurrentSkipListSet是線程安全的有序的集合，適用於高並發的場景。
ConcurrentSkipListSet和TreeSet
ConcurrentSkipListSet和TreeSet，它們雖然都是有序的集合。但是，第一，它們的線程安全機制不同，TreeSet是非線程安全的，而ConcurrentSkipListSet是線程安全的。第二，ConcurrentSkipListSet是通過ConcurrentSkipListMap實現的，而TreeSet是通過TreeMap實現的。
4 使用例子
import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;
/*
* ConcurrentSkipListSet是“線程安全”的集合，而TreeSet是非線程安全的。
*
* 下面是“多個線程同時操作並且遍歷集合set”的示例
* (01) 當set是ConcurrentSkipListSet對象時，程序能正常運行。
* (02) 當set是TreeSet對象時，程序會產生ConcurrentModificationException異常。
*
* @author skywang
*/
public class ConcurrentSkipListSetDemo1 {
// TODO: set是TreeSet對象時，程序會出錯。
//private static Set<String> set = new TreeSet<String>();
private static Set<String> set = new ConcurrentSkipListSet<String>();
public static void main(String[] args) {
// 同時啟動兩個線程對set進行操作！
new MyThread("a").start();
new MyThread("b").start();
}
private static void printAll() {
String value = null;
Iterator iter = set.iterator();
while(iter.hasNext()) {
value = (String)iter.next();
System.out.print(value+", ");
}
System.out.println();
}
private static class MyThread extends Thread {
MyThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
int i = 0;
while (i++ < 10) {
// “線程名” + "序號"
String val = Thread.currentThread().getName() + (i%6);
set.add(val);
// 通過“Iterator”遍歷set。
printAll();
}
}
}
}
運行程序，結果如下：
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,
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