ConcurrentSkipListMap 如何使删除和添加调用原子化

Question

我有 N 个添加值的线程和一个删除线程。我正在考虑如何同步添加到现有值列表和删除列表的最佳方式。

我猜以下情况是可能的：

 thread 1 checked condition containsKey, and entered in else block
 thread 2 removed the value
 thread 1 try to add value to existing list, and get returns null

我认为我可以使用的唯一方法是按地图值同步，在我们的例子中是添加和删除时的列表

    private ConcurrentSkipListMap<LocalDateTime, List<Task>> tasks = new ConcurrentSkipListMap<>();

    //Thread1,3...N
    public void add(LocalDateTime time, Task task) {
        if (!tasks.containsKey(time)) {
            tasks.computeIfAbsent(time, k -> createValue(task));
        } else {
             //potentially should be synced
            tasks.get(time).add(task);
        }
    }
    private List<Task> createValue(Task val) {
        return new ArrayList<>(Arrays.asList(val));
    }

    //thread 2
   public void remove()
    while(true){
        Map.Entry<LocalDateTime, List<Task>> keyVal = tasks.firstEntry();
        if (isSomeCondition(keyVal)) {
            tasks.remove(keyVal.getKey());
            for (Task t : keyVal.getValue()) {
                //do task processing
            }
        }
    }
   }

Answer 1

关于add 部分，您会真的倾向于使用merge，但文档对此非常清楚 - 说它不能保证以原子方式发生。

我会用merge 替换您的add，但处于锁定状态。

SomeLock lock ... 
public void add(LocalDateTime time, Task task) {
    lock.lock();
    tasks.merge...
    lock.unlock();
}

remove 方法也是如此。但是，如果您在锁定下做事，则首先不需要ConcurrentSkipListMap。

另一方面，如果您可以更改为 ConcurrentHashMap - 例如，它具有 merge 是原子的。

Answer 2

您的 remove() 方法应该做什么并不完全清楚。在当前的形式中，它是一个无限循环，首先，它会遍历头元素并删除它们，直到头元素不满足条件，然后，它将反复轮询该头元素并重新评估条件.除非，它设法删除所有元素，在这种情况下，它会以异常方式退出。

如果你想处理当前地图中的所有元素，你可以简单地循环它，弱一致的迭代器允许你在修改它的同时继续；您可能会注意到正在进行的并发更新。

如果你只想处理匹配的头元素，你必须插入一个条件，返回调用者或​​者让线程进入睡眠状态（或者最好添加一个通知机制），以避免重复烧毁CPU测试失败（甚至在地图为空时抛出）。

除此之外，在确保功能之间没有干扰的情况下，您可以使用ConcurrentSkipListMap 实现这些操作。假设remove 应该处理所有当前元素一次，实现可能看起来像

public void add(LocalDateTime time, Task task) {
    tasks.merge(time, Collections.singletonList(task),
        (l1,l2) -> Stream.concat(l1.stream(),l2.stream()).collect(Collectors.toList()));
}

public void remove() {
    for(Map.Entry<LocalDateTime, List<Task>> keyVal : tasks.entrySet()) {
        final List<Task> values = keyVal.getValue();
        if(isSomeCondition(keyVal) && tasks.remove(keyVal.getKey(), values)) {
            for (Task t : values) {
                //do task processing
            }
        }
    }
}

关键是地图中包含的列表永远不会被修改。如果没有先前的映射，merge(time, Collections.singletonList(task), … 操作甚至会存储单个任务的不可变列表。如果有以前的任务，合并函数(l1,l2) -> Stream.concat(l1.stream(),l2.stream()).collect(Collectors.toList()) 将创建一个新列表，而不是修改现有的列表。当列表变得更大时，这可能会对性能产生影响，尤其是在争用情况下必须重复操作时，但这是不需要锁定或额外同步的代价。

remove 操作使用remove(key, value) 方法，该方法仅在映射的值仍与预期值匹配时才会成功。这依赖于这样一个事实，即我们的任何一种方法都不会修改地图中包含的列表，而是在合并时用新的列表实例替换它们。如果remove(key, value)成功，则可以处理列表；此时，它不再包含在地图中。请注意，在评估isSomeCondition(keyVal) 期间，该列表仍包含在地图中，因此，isSomeCondition(keyVal) 不得修改它，不过，我假设测试方法应该是这种情况无论如何，就像isSomeCondition。当然，在isSomeCondition 中评估列表也依赖于其他从不修改列表的方法。