Android容器類小結

摘要： 相較於其他裝置，移動裝置有自己的特點，記憶體小是一個很突出的問題，Google針對android裝置的這一特點，開發了一套容器框架，目的就是為了更加高效地利用記憶體。接下來就對這些容器進行一下總結。 組織結構 以上是android中容器的實現繼承結構，簡單梳理一下：...

相較於其他裝置，移動裝置有自己的特點，記憶體小是一個很突出的問題，Google針對android裝置的這一特點，開發了一套容器框架，目的就是為了更加高效地利用記憶體。接下來就對這些容器進行一下總結。

組織結構

以上是android中容器的實現繼承結構，簡單梳理一下：

• ArraySet 實現了 Set 和 Collections 介面，在api 23中新增
• ArrayMap 實現了 Map 介面，在api 19中新增
• SparseArray ， SparseIntArray ， SparseBooleanArray 實現了 Cloneable 介面，在api 1中新增
• SparseLong 實現了 Cloneable 介面，在api 18中新增

分類

從** 功能 **上劃分，可以將以上容器劃分為兩類：

• 儲存元素

  ArraySet 優化了 HashSet 對元素的儲存

• 儲存鍵值對 相較於 HashMap ，具體的優化方向如下：

  ArrayMap 優化了 HashMap 儲存 Object --> Object 的鍵值儲存;

  SparseArray 優化了 int --> Object 的鍵值儲存;

  SparseIntArray 優化了 int --> int 的鍵值儲存;

  SparseBooleanArray 優化了 int --> boolean 的鍵值儲存;

  SparseLongArray 優化了 int --> long 的鍵值儲存。

優化方法

從組織結構可以看出，可以將這些容器分為3類： ArraySet , ArrayMap 和剩餘的容器。通過前面的分析可以知道， ArraySet 和 ArrayMap 使用的相同的優化方式， SparseArray 在進行優化的時候使用 gc 垃圾回收策略，故從優化方法上進行分類的話可以分一下三類：

• ArraySet , ArrayMap 使用陣列 mKeys 儲存 key 的hash值，hash值在 mKeys 的位置為 index ，並將value儲存到 mValues 陣列對應下標的位置（ ArrayMap 中 key 和 value 分別在 mValues 的 index * 2 和 index * 2 + 1 的位置）。查詢或者修改元素時，使用二分查詢在 mKeys 中找到元素在 mValues 的下標，然後進行修改或者返回。
• SparseArray 使用 int 型別的 mKeys 陣列儲存 int 型別的鍵，下標為 index ，將 Object 型別的 value 儲存在在 Object 型別的陣列 mValues 的 index 位置，在查詢和修改時，使用二分查詢在 mKeys 中找到元素在 mValues 的下標，然後進行修改或者返回。在刪除 value 時， SparseArray 並不直接進行陣列元素的移動，而是將待刪除的 value 標記為 DELETED 狀態，在 gc 的過程中將所有非 DELETED 狀態的元素移動到陣列的最前面，從而減少二分查詢的時間。
• SparseIntArray , SparseLongArray , SparseBooleanArray 這3個容器可以理解成專用容器，使用 int 型別陣列和對應型別的陣列；使用二分查詢快速查詢元素，然後進行刪除，修改，新增操作。

優化共同點與差異

雖然這些容器儲存的元素型別不同，但是通過分析可以發現他們在記憶體優化中的共同點，接下來就分析下這些容器在優化上存在的共同點和差異。

共同點

• 資料結構

  

  這裡的資料結構是指容器的底層儲存結構，雖然在 ArrayMap 中mValues的長度是mKeys的2倍，但也僅僅是陣列長度上的差異，底層儲存使用的思想仍然是一樣的； int 型別的陣列 mKeys 裡的元素時按照升序進行排列的。相較於 HashMap 使用 Node 結構儲存，這樣的儲存方式使用更小的儲存空間儲存 k-v

  ，同時避免了原始資料型別的自動裝箱。

• 查詢方法 在組織結構中列出的容器，他們在進行元素查詢時，都會先在 mKeys 陣列中利用二分查詢找到元素的下標 index ，然後使用 index 到 mValues 陣列中對 value 進行操作。

• 獲取帶插入下標 在進行元素插入時，會首先使用二分查詢在 mKeys 陣列中查詢元素的下標，如果元素不存在，則二分查詢會返回元素待插入位置的取反。

不同點

• 對 key 的處理 ArraySet , ArrayMap 底層實現時，會計算待插入元素的hash值，根據hash值，在 mKeys 找到待插入位置； SparseArray 和 SparseXXXArray 儲存的時候直接使用 key 值，不會進行hash計算。
• 對 null 的處理 ArraySet 和 ArrayMap 允許插入 key 為 null 的元素， key 的hash值為0； SparseArray 和 SparseXXXArray 儲存的時由於直接使用int型別的資料作為 key ，故不存在 key 為 null 的情況。
• 快取 為了避免頻繁的記憶體回收， ArraySet 和 ArrayMap 添加了快取結構， SparseArray 和 SparseXXXArray 沒有快取
• 擴容規則 ArraySet 和 ArrayMap 在進行擴容的時，容量的變化規則為 4, 8 , size * 2 / 3 ， SparseArray 和 SparseXXXArray 使用 ArrayUtils.newUnpaddedArray 建立新的資料，將原來的資料拷貝到新陣列中。

使用建議

雖然這些容器在Android裝置上可以更高效地利用記憶體，但是還是存在使用使用限制。

ArrayMap
HashMap

總結

前面說了很多，其實android容器優化的根本思想就是使用 int 到其他型別的對映，使用陣列儲存著兩個對映，用以優化 HashMap 對 k-v 的儲存。這種優化適用於元素數量較少（少於1000）的情況。