今天在看redis的基本數據，結構時候，看到有一個跳躍表的數據結構，這之前我一直沒聽說過這種結構，于是先把redis的跳躍表結構的實現看了，然后他的名稱是skiplist，這讓我想起在java8的并發包下有帶skiplist字樣的2個實現類，我才明白，原來java也有這種數據結構，于是先百度了一些關于跳躍表的算法的原理，個人覺得下面這篇文章寫的淺顯易懂，對于入門可謂非常合適。先貼鏈接：http://blog.csdn.net/a1259109679/article/details/46442895。然后順便看看java里面的這種數據結構是怎么實現的。
jdk8下有2個這種實現類，一個是本文介紹的ConcurrentSkipListMap，還有一個是ConcurrentSkipListSet，二者的區別在寫本文之時還未閱讀后者的源碼。
這里需要先明白幾個組成元素：node節點是真正用來存放我們存入的數據的，其中的key和value不必多說，同時還持有一個指向下一個node節點的指針。
index，這個對象有3個屬性，第一個是一個node節點，第二個是down是指向下一個層級的index，right就是指向本層級的下一個index的指針。
頭節點，第一個屬性是代表所在的層級，跳躍表的快速定位依賴與此，然后還有一個指向下一個頭結點的
下圖是一個擁有12個node的分成2層的示意圖，從圖中藍色的線表示一次尋找k7的過程，當然本次數據少，所以優勢并未那么明顯，但是如果數據量大的時候，能大大減少尋找次數。當然這里如果把一排node放在最先會更直觀。
從上圖可以看出，其實整個結構分為2塊，一塊是由我們的node的節點組成的基礎數據，而另外一塊是由一個多層level2組成的數據結構，且尋找過程總是從level最高的開始，然后先找到滿足條件的最后一個index,然后通過index指向下一層對應的index,然后繼續向右向下尋找，直到找到level1且滿足了右邊的node的key比我們需要查找的key大或者為null，然后進入到我們最先的node節點，然后去遍歷鏈表。如下圖所示
對整個結構以及尋找過程清楚以后，我們來看看源碼中怎么樣形成這個結構的。
首先來了解第一個API，put方法。put方法首先驗證value為不為Null,也就是這不允許value為Null，這與map是不同的。真正做加入操作是交給我們的doPut方法操作的。如果度過spring的源碼的同學知道，spring中很多的對外的API也都是做一個必要性驗證，然后真正的操作都交給do**方法操作，而這一的方法一般要么是private的要么是protect的。
下面我們看doput方法。第三個參數是一個布爾值，從名字可以看到應該是一個僅僅在缺席時候加入，這里是不是可以猜測如果已經存在當前key，有2種操作，一種是修改，一種是加入。進來看這里首先驗證了key不能為null，結合上一步的驗證可以知道在我們這個跳躍表里是不允許鍵值為null.然后通過一個findPredecessor，傳入當前新加入的key，和比較的方式來進行尋址。真正的尋找應該放在那里是在這里實現的。
findpredecessor從名字可以理解為尋找前輩，尋找前任。這個尋找過程是從最高level的headIndex開始的，然后先向右開始找，直到右為Null或者，右邊Index的Node的key大于了當前需要加入的key為止，然后再向下尋找，同樣也是直到下為null為止才是出口。通過一系列向右向下尋找，最后會落到我們的需要加入節點的前輩或者前任Node上，然后返回。
然后我們來看看找到這個前輩后我們做什么。首先取得這個前輩的next，如果它的下一個Next節點不為空的時候，我們繼續依著這個next去繼續向下尋找，直到下一個節點為空為止。這里看最后一個if判斷，如果c為0（代表找到了一個key一模一樣的node），然后判斷onlyIfAbsent，一般情況下默認傳入的是false，如果是false，則執行第二個CAS替換，如果為true則不會執行。這驗證了我們前面的猜測。這里有多2個判斷，主要是在并發下的一些判斷吧。能夠完全做到線程安全。
下面看看如果下個節點以后的做法，直接把我們新傳入的key和value包裝成node，然后通過cas來完成next指向，然后就加到了我們的鏈中去了。到目前為止，其實整個加入過程最終操作的是我們的第一塊，也就是整個node鏈條。
下面我們看加入完成后還做了些什么？如果讓你想，你認為接下來會干什么呢？到目前為止，我們整個數據結構是怎么建立的？對，應該到了拆分層次的過程了。在原來的跳躍表原理中拆分解釋了隨機的，也就是擲骰子的方式，這在常理看來是不是有點不靠譜啊，在java中呢？通過源碼可以知道，java中也是隨機的。不過這個隨機是由線程生成的唯一一個數字與一個16禁止數字做與操作后的結果來決定的。看下圖：如果通過判斷為true后，首先將level設置默認為1，然后對rnd進行一個右位移操作后在與1進行與操作后來確定需要分為幾層。具體為什么用這個算法，我看的時候也不大明白，等將來搞明白后在補上。然后通過多次對level++后，就確定了我們需要分成幾層了。確定最終需要的層次后首先判斷，需要分成的level與當前的最大level比較，如果比后者小的話，然后對小于level的每層初始化一個index，每層的node都指向新加入的node,down指向下一層的同樣的自己，右側全部初始化為null。其實也就是如果不需要擴大層的時候，為每層初始化一個這個index，然后準備加入到原來的index鏈條中去
如果需要擴容的話，首先確定的是每次是擴容一層，然后初始化一個對應的indxs的數組，然后為每層都創建包含新加入z的node，并且指向下一層的自己的index。然后通過for循環來進行擴層操作。擴容是從目前最高的那一層開始的，先加一層，包裝一個node指向當前head的node指向的node，第二個參數是down指向當前的head，index指向剛剛創建的對應層次的index，以及最后一個確定層次的編號。這樣就完成了一層中的headindex的創建。然后通過cas吧當前的head與新加入層的head進行替換。這里用語言描述的肯定有些頭暈，我們下面用個圖來講述一下
但是我們發現完成了新加入，但是對于新加入的Node，只有最頂層建立了指針指向，其他層并未進行加入操作。接下來我們就要完成為每層加入index的操作。由名字可以看到就是插入層次的概念。
此時的h已經指向了我們最新的最高的層的headIndex，然后首先r指向第一個右側index，如果這個index不為null,則先取出這個index的node，然后與當前新加入的key比較，拿到返回值額c，然后判斷node的value不能為null，如果為null則先解除二者之間的關系，解除成功后從新建立right的指向，最后如果新加入的key比當前index的node的key大的話然后順延繼續找下一個index繼續比較，下圖1是橫向的找，找到后進入第二個圖。
然后判斷如果當前是最頂層，則把最后的r指向新加入的Index。然后對標志的插入層進行減減操作，然后同時對j(也是當前插入層)，進行減減操作，且j必須必代表最高層的level小，然后把t指向了下一層(也就是為新加入的key包裝的index，之前為每一層都建立一個且建立了down指向關系)。然后同樣把headIndex和right同步下移。用文字描述同樣比較蒼白，用一張圖來說明
黑色線代表當前操作，紅色線代表完成建立關系后的操作，都開始指向下一層。
通過上面，就完成了新加入對象的尋址，分層，新關系建立的流程。
下面看remove方法，也很簡單，是通過doremove完成的。
從renmove方法可以看出，即可以通過key移除，也可以通過同時滿足key和value完成。
進來首先也是需要尋找到前key，這里一定是返回的是index所指向的node，也就是上一步一定是僅僅找到index，然后這里通過下面的代碼繼續向下尋找，找到后首先用CAS把value替換為null,然后判斷是不是這層唯一的一個index，如果是的話就把這層給干掉。然后就完成了刪除，從這里看出，它僅僅是把node的value設置為null或者刪除掉本層。
size()方法，全局并沒有維護一個總數，所以每次都會去遍歷，這里的findFirst也就是直接找到第一個node，然后利用node的next去統計。最后最多能返回Integer.MAX_VALUE.這里在線程并發下是安全的
get方法，也是通過doGet方法完成的。這里不具體列代碼了，也是很簡單，通過findpredecessor方法定位到最近的index，然后繼續順延node去尋找定位返回。
replace方法是可以指定key和value來指定替換，也就是必須滿足value是oldvalue。首先通過findNode找到對應的node。
讀完這里也就完成了整個代碼解讀。但是這里肯定會有疑問，也就是移除操作，其實真正的移除操作都是在其他操作里借用判斷value是不是為null來進行操作的。這里最重要的是helpdelete方法。其實很簡單，就是一個鏈條解除的關系。
