ConcurrentSkipListMap

1.介紹

跳錶是一種可以用來快速查詢的資料結構，類似於平衡樹，他們都可以對元素進行快速的查詢。但一個重要的區別是：對平衡樹的插入往往可能導致平衡樹進行一次全域性的調整；而對跳錶的插入和刪除之需要的區域性資料操作即可。這樣的好處是，在高併發環境下，對平衡樹的操作需要一個全域性鎖來保證執行緒安全，但是對於跳錶則只需要部分鎖，這樣會擁有更好地效能。
就查詢的效能而言，跳錶的時間複雜度也是O(logN)。因此，在併發的資料結構中，JDK使用跳錶實現一個Map。
跳錶的本質是分層的多個連結串列，最上層的元素最少，查詢操作從最上層開始進行。
使用跳錶實現Map和使用Hash演算法實現Map的另一個不同之處在於，HashMap並不會維護元素的順序，而跳錶內的所有元素都是排序的，在對跳錶遍歷時會得到一個有序的結果

2.程式碼分析

ConcurrentSkipListMap是使用跳錶實現的併發安全的Map結構，其內部由幾個關鍵的資料結構組成。首先是Node。一個Node表示跳錶的某一層的一個節點。

 //一個Node表示跳錶的一個節點
 static final class Node<K,V> {
        //該節點的key
        final K key;

        //該節點的value
        volatile Object value;

        //資料域，指向同一層的後繼節點
        volatile
 
 Node<K,V> next;

        Node(K key, Object value, Node<K,V> next) {
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }

另一個重要的資料結構是Index，它內部包裝了Node，同時增加了向下的引用和向右的引用：

 static class Index<K,V> {
        //內部封裝了一個Node
        final Node<K,V> node;

        //資料域，指向下一層的節點
 

        final Index<K,V> down;

        //資料域，指向同一層的右邊的節點
        volatile Index<K,V> right;


        Index(Node<K,V> node, Index<K,V> down, Index<K,V> right) {
            this.node = node;
            this.down = down;
            this.right = right;
        }

此外，還有一個HeadIndex的資料結構，表示連結串列頭部的第一個Index，並記錄當前在第幾層：

 //HeadIndex表示第level層的表頭Index
 static final class HeadIndex<K,V> extends Index<K,V> {
        //表示當前在第幾層
        final int level;
        HeadIndex(Node<K,V> node, Index<K,V> down, Index<K,V> right, int level) {
            super(node, down, right);
            this.level = level;
        }
    }

對於跳錶的所有操作，就是組織好這些Index之間的連線關係。

3.適用場景

如果想在高併發環境下，使用一個有序的Map，那麼ConcurrentSkipListMap將是不二的選擇。