SparseIntArray原理分析

摘要： SparseArray 優化了 int 到 Object 鍵值對的儲存， SparseIntArray 優化了 int 到 int 鍵值對的儲存。android中在鍵值對儲存上的優化主要做了一下幾種型別的優化: int --> Object (SparseArray) ...

SparseArray 優化了 int 到 Object 鍵值對的儲存， SparseIntArray 優化了 int 到 int 鍵值對的儲存。android中在鍵值對儲存上的優化主要做了一下幾種型別的優化:

• int --> Object (SparseArray)
• int --> int (SparseIntArray)
• int --> boolean (SparseBooleanArray)
• int --> long (SparseLongArray)
• int --> Set (SparseSetArray)

SparseSetArray目前在sdk中還處於hide狀態，故在做總結的時候就不分析它了。

之前已經分析過 SparseArray ，本文就分析下 SparseIntArray 的實現，並在最後總結下這幾種鍵值對在實現上的共同點。

繼承結構

以上為 SparseIntArray 的繼承體系。 SparseIntArray 只實現了 Cloneable 介面，結構比較簡單。其實閱讀原始碼可以發現， SparseArray ， SparseIntArray ， SparseBooleanArray ， SparseLongArray 都只實現了 Cloneable 介面。

儲存結構

以上為 SparseIntArray 的儲存結構，mKeys儲存的是int型別的鍵，mValues儲存的是int型別的value。

查詢元素

// 查詢鍵key在mKeys的下標
public int indexOfKey(int key) {
return ContainerHelpers.binarySearch(mKeys, mSize, key);
}

// 查詢value在mValues的下標
public int indexOfValue(int value) {
for (int i = 0; i < mSize; i++)
if (mValues[i] == value)
return i;
return -1;
}
複製程式碼

元素的查詢分鍵查詢和值查詢，鍵查詢使用二分查詢，值查詢直接使用迴圈遍歷。

新增元素

public void put(int key, int value) {
int i = ContainerHelpers.binarySearch(mKeys, mSize, key);

if (i >= 0) {
mValues[i] = value;
} else {
i = ~i;

mKeys = GrowingArrayUtils.insert(mKeys, mSize, i, key);
mValues = GrowingArrayUtils.insert(mValues, mSize, i, value);
mSize++;
}
}
複製程式碼

新增元素首先使用二分查詢找到key在mKeys陣列的下標，也就是value在mValues陣列的下標。如果 ContainerHelpers.binarySearch(mKeys,mSize,key) 在mKeys陣列中沒有找到key，則返回key待插入位置的下標的取反，如果找到了key，則直接更新mValues對應位置的值即可。 GrowingArrayUtils.insert 函式的實現如下：

public static int[] insert(int[] array, int currentSize, int index, int element) {
assert currentSize <= array.length;

if (currentSize + 1 <= array.length) {
System.arraycopy(array, index, array, index + 1, currentSize - index);
array[index] = element;
return array;
}

int[] newArray = ArrayUtils.newUnpaddedIntArray(growSize(currentSize));
System.arraycopy(array, 0, newArray, 0, index);
newArray[index] = element;
System.arraycopy(array, index, newArray, index + 1, array.length - index);
return newArray;
}
複製程式碼

函式的邏輯很簡單，首先斷言了currentSize <= array.length；如果array在不需要擴大容量的情況下可以新增一個元素，則先將待插入位置index開始的元素整體後移一位，然後插入元素，否則先擴容，然後將元素拷貝到新的陣列中。

刪除元素

public void delete(int key) {
int i = ContainerHelpers.binarySearch(mKeys, mSize, key);
if (i >= 0) {
removeAt(i);
}
}

public void removeAt(int index) {
System.arraycopy(mKeys, index + 1, mKeys, index, mSize - (index + 1));
System.arraycopy(mValues, index + 1, mValues, index, mSize - (index + 1));
mSize--;
}
複製程式碼

刪除元素主要涉及以上兩個方法， delete(int key) 根據 key 進行刪除， removeAt(int index) 刪除指定下標的元素。這兩個方法都是 public ，故都可以直接使用。 delete(int key) ，先使用二分查詢，找到 key 在 mKeys 的下標，如果找到即 i >= 0 ，則直接刪除 mKeys 和 mValues 指定位置的元素。

總結

SparseBooleanArray , SparseLongArray 還沒有分析，他們的實現規則是一樣的，只是儲存的資料型別的 mValues 陣列是 boolean 和 long ，接下來就對 SparseIntArray , SparseBooleanArray , SparseLongArray 進行下總結。

• 他們的設計目的是優化 int 到 int , boolean , long 對映的儲存
• 使用 int 型別的陣列 mKeys 儲存對映的鍵，使用對應型別的陣列 mValues 儲存值
• int 型別的鍵在儲存上是有順序的
• 在查詢值時，先使用二分查詢，在 mKeys 中查詢值在 mValues 中的下標，然後返回值

以上三種資料型別和 SparseArray 最大的區別在於 SparseArray 在刪除元素的時候會將元素設定為 DELETED ，後續會有 gc 的過程。

相對於使用HashMap，這樣的設計的優勢和缺點：

優勢：

• 避免 int 型別的鍵自動裝箱
• 相較於 HashMap 使用 Node ，這樣的設計使用更小的儲存單元即可儲存 key 到 value 的對映

缺點：

• 在進行元素查詢時使用二分查詢，元素較多（谷歌給出的數字是大於1000）時，查詢效率較低
• 在進行元素的新增和刪除時，可能會頻繁進行元素的移動，執行效率可能會降低