34、无锁并发跳跃表：原理与实现

无锁并发跳跃表：原理与实现

1. 引言

在并发编程中，数据结构的设计需要考虑多线程环境下的安全性和性能。无锁并发跳跃表（Lock-Free Concurrent Skiplist）是一种高效的并发数据结构，它结合了跳跃表的快速查找特性和无锁编程的并发优势。本文将详细介绍无锁并发跳跃表的实现原理和具体算法。

2. 无锁并发跳跃表概述

无锁并发跳跃表的实现基于无锁链表（LockFreeList）算法。在这个结构中，跳跃表的每一层都是一个无锁链表，节点的每个 next 引用都是一个 AtomicMarkableReference<Node> ，并且列表操作使用 compareAndSet() 方法来实现。

由于不能使用锁同时操作所有层级的引用，无锁并发跳跃表无法维持传统跳跃表中每一层列表都是下一层列表子列表的特性。因此，抽象集合由底层列表定义：如果底层列表中存在一个具有特定键的节点，且其 next 引用未被标记，则该键存在于集合中。高层列表中的节点仅作为通向底层的快捷方式，不需要像懒跳跃表（LazySkipList）那样的 fullyLinked 标志。

3. 主要操作的实现思路

3.1 添加节点（add）

添加节点的操作步骤如下：
1. 调用 find() 方法确定节点是否已存在于列表中，并找到其潜在的前驱和后继节点。
2. 创建一个新节点，随机选择其最高层级 topLe