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说明：阅读本文之前，请先掌握本文前置知识：跳表核心原理图解，以及ConcurrentSkipListMap - 秒懂。

JUC 高并发工具类（3文章）与高并发容器类（N文章）：

1 ConcurrentSkipListSet简介

ConcurrentSkipListSet，是J.U.C新增的一个集合工具类，顾名思义，它是一种SET类型。

SET类型，在数学上称为“集合”，具有互异性、无序性的特点，也就是说SET中的任意两个元素均不相同（即不包含重复元素），且元素是无序的。

JDK提供的默认SET实现——HashSet，其实就是采用“组合”的方式——内部引用了一个HashMap对象，以此实现SET的功能。

ConcurrentSkipListSet与ConcurrentSkipListMap的关系，与SET与HashMap的关系类似，就是采用“组合”的方式: ConcurrentSkipListSet组合了一个ConcurrentSkipListMap，将元素作为 ConcurrentSkipListMap的key存放。

2 ConcurrentSkipListSet原理

2.1 ConcurrentSkipListSet的类继承图

我们来看下ConcurrentSkipListSet的类继承图：

2.2 内部结构

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是通过组合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！

2.3 构造器

ConcurrentSkipListSet的实现非常简单，其内部引用了一个ConcurrentSkipListMap对象，所有API方法均委托ConcurrentSkipListMap对象完成：

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;

    }

    // ...

}

从上述代码可以看出，ConcurrentSkipListSet在构造时创建了一个ConcurrentSkipListMap对象，并由字段m引用，所以其实ConcurrentSkipListSet就是一种跳表类型的数据结构，其平均增删改查的时间复杂度均为O(logn)。

2.4 核心方法

我们来看下ConcurrentSkipListSet是如何实现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();

}

//...

从上述代码可以看出，所有操作均是委托ConcurrentSkipListMap对象完成的。重点看下add方法：

public boolean add(E e) {

return m.putIfAbsent(e, Boolean.TRUE) == null;

}

ConcurrentSkipListMap对键值对的要求是均不能为null，所以ConcurrentSkipListSet在插入元素的时候，用一个Boolean.TRUE对象（相当于一个值为true的Boolean型对象）作为value，同时putIfAbsent可以保证不会存在相同的Key。

所以，最终跳表中的所有Node结点的Key均不会相同，且值都是Boolean.True。

3 ConcurrentSkipListSet适用场景

ConcurrentSkipListSet是线程安全的有序的集合，适用于高并发的场景。

ConcurrentSkipListSet和TreeSet

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。

4 使用例子

import java.util.*;

import java.util.concurrent.*;

/*

 *   ConcurrentSkipListSet是“线程安全”的集合，而TreeSet是非线程安全的。

 *

 *   下面是“多个线程同时操作并且遍历集合set”的示例

 *   (01) 当set是ConcurrentSkipListSet对象时，程序能正常运行。

 *   (02) 当set是TreeSet对象时，程序会产生ConcurrentModificationException异常。

 *

 * @author skywang

 */

public class ConcurrentSkipListSetDemo1 {

    // TODO: set是TreeSet对象时，程序会出错。

    //private static Set<String> set = new TreeSet<String>();

    private static Set<String> set = new ConcurrentSkipListSet<String>();

    public static void main(String[] args) {

        // 同时启动两个线程对set进行操作！

        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) {

                // “线程名” + "序号"

                String val = Thread.currentThread().getName() + (i%6);

                set.add(val);

                // 通过“Iterator”遍历set。

                printAll();

            }

        }

    }

}

运行程序，结果如下：

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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巴特西

ConcurrentSkipListSet - 秒懂

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1 ConcurrentSkipListSet简介

2 ConcurrentSkipListSet原理

2.1 ConcurrentSkipListSet的类继承图

2.2 内部结构

2.3 构造器

2.4 核心方法

3 ConcurrentSkipListSet适用场景

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