因为SortedSet是单线程安全的红黑树,不支持并发修改和按索引访问,而SkipList平均O(log n)、易实现线程安全、支持随机访问且无需重平衡。

为什么不用 SortedSet 而要手写 SkipList
因为 SortedSet 底层是红黑树,增删查都是 O(log n),但它是单线程安全的(不支持并发修改),且不支持按索引随机访问(比如“取第 5 小的元素”)。SkipList 在平均情况下同样 O(log n),但实现天然支持概率性分层,插入时无需旋转/重平衡,代码更易理解,也更容易扩展为线程安全版本。
SkipList 的核心结构怎么组织
每个节点不是只存一个 Next 指针,而是用数组 Forward[] 存多个层级的后继引用。层级数由随机决定(通常用抛硬币:每次成功则继续升层,直到失败,最大层数常设为 32)。头节点(Head)必须有完整层级,每层形成一个有序链表,越高层跳得越远。
关键点:
-
Level是当前节点实际拥有的层数(≤ 最大层数),不是固定值 - 查找时从最高层开始,向右走不动就降层,类似“快速定位 + 精调”
- 插入前必须先做一次查找,记录每层最后停靠的节点(即
Update[]数组),用于后续指针修复 - 删除同理,也要先查再改指针,不能只删节点对象
如何控制层级生成避免退化
层级不能全靠 Random.Next() 取模——这会破坏概率分布,导致某些层过密或过空。正确做法是用独立伯努利试验模拟抛硬币:
private int RandomLevel()
{
int level = 1;
while (level < MaxLevel && random.NextDouble() < 0.5)
level++;
return level;
}
这里 0.5 是晋升概率,对应标准 SkipList;若设为 0.25,平均层数更低、内存更省,但常数因子略大。别用 new Random() 在循环里反复创建——它基于时间戳,高频调用会导致重复种子,应复用单例 Random 实例。
与 ConcurrentDictionary 或 ReaderWriterLock 配合的陷阱
纯 SkipList 本身不带锁。若想支持并发读写,不要直接套 lock(this)——会严重串行化。可行路径有二:
- 对每层链表单独加细粒度锁(如每层一个
object锁),但实现复杂且易死锁 - 更实用的是:用
ConcurrentDictionary存数据,另起一个只读 SkipList 做快照索引(适合读多写少) - 或者直接放弃手写,改用
System.Collections.Concurrent.ConcurrentSkipList(.NET 6+ 内置,但仅限IComparable类型,且不公开底层操作)
真正需要自定义行为(比如带范围查询回调、自定义比较器生命周期管理)时,才值得投入 SkipList 实现——否则,SortedSet 或 SortedList 已足够稳。










