ConcurrentSkipListSet线程安全原理详解

小伙伴们有没有觉得学习文章很有意思？有意思就对了！今天就给大家带来《ConcurrentSkipListSet线程安全机制解析》，以下内容将会涉及到，若是在学习中对其中部分知识点有疑问，或许看了本文就能帮到你！

ConcurrentSkipListSet通过ConcurrentSkipListMap实现线程安全，利用跳表结构与CAS原子操作保证高效并发读写；内部以元素为键、占位对象为值存储，依赖volatile变量和无锁算法确保一致性，支持弱一致性的并发有序遍历，适用于中高并发下对有序集合的操作。

Java中的ConcurrentSkipListSet通过底层使用ConcurrentNavigableMap（具体实现为ConcurrentSkipListMap）来实现线程安全，而不是在集合层面添加同步锁。它利用跳表（Skip List）这种数据结构的特性，在保证高效并发访问的同时，提供有序性和线程安全性。

基于ConcurrentSkipListMap实现

ConcurrentSkipListSet内部持有一个ConcurrentSkipListMap实例，将元素作为键存储，值则统一使用一个静态的占位对象（如Boolean.TRUE）。由于ConcurrentSkipListMap本身就是线程安全的，所有操作都无需外部同步。

例如：

• 添加元素相当于调用map.put(element, PRESENT)
• 删除元素对应map.remove(element)
• 判断是否存在则是map.containsKey(element)

跳表结构支持高并发读写

跳表是一种概率性平衡的数据结构，由多层链表构成，高层用于快速跳过大量节点，底层包含全部有序元素。与传统的平衡树相比，跳表在并发环境下更容易实现非阻塞操作。

ConcurrentSkipListMap使用CAS（Compare-And-Swap）等原子操作对节点进行插入、删除和更新，避免了使用互斥锁带来的性能瓶颈。多个线程可以同时读取或修改不同位置的节点，冲突较少，从而提升并发性能。

无锁算法与volatile变量协同保障一致性

跳表中的关键字段（如指针、层级、值等）被声明为volatile，确保内存可见性。结合Unsafe类提供的CAS操作，实现了无锁的线程安全修改。

例如，当两个线程同时尝试插入新节点时，只有一个能成功完成CAS更新，失败的线程会重试，直到操作完成。这种方式既保证了数据一致性，又减少了线程阻塞的可能性。

支持并发有序遍历

即使在其他线程修改集合的同时，迭代器也能安全地遍历当前快照状态。虽然ConcurrentSkipListSet不支持fail-fast机制，但其迭代器是“弱一致性”的——不会抛出ConcurrentModificationException，而是反映某一时刻的部分状态。

这使得它适用于那些需要在遍历时容忍一定程度数据变化的高并发场景。

基本上就这些。ConcurrentSkipListSet的线程安全来自底层跳表结构的无锁设计和原子操作，同时保持了良好的读写性能和自然排序能力，适合并发环境下对有序集合的操作需求。不复杂但容易忽略的是，它的性能优势主要体现在中高并发且数据量较大的情况，小规模场景可能不如加锁的TreeSet。

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