Android內存優化（使用SparseArray和ArrayMap代替HashMap）

轉載自：http://blog.csdn.net/u010687392/article/details/47809295

在Android開發時，咱們使用的大部分都是Java的api，好比HashMap這個api，使用率很是高，可是對於Android這種對內存很是敏感的移動平臺，不少時候使用一些java的api並不能達到更好的性能，相反反而更消耗內存，因此針對Android這種移動平臺，也推出了更符合本身的api，好比SparseArray、ArrayMap用來代替HashMap在有些狀況下能帶來更好的性能提高。

介紹它們以前先來介紹一下HashMap的內部存儲結構，就明白爲何推薦使用SparseArray和ArrayMap

HashMap

HashMap內部是使用一個默認容量爲16的數組來存儲數據的，而數組中每個元素卻又是一個鏈表的頭結點，因此，更準確的來講，HashMap內部存儲結構是使用哈希表的拉鍊結構（數組+鏈表），如圖： 
這種存儲數據的方法叫作拉鍊法 
 
且每個結點都是Entry類型，那麼Entry是什麼呢？咱們來看看HashMap中Entry的屬性：

final K key; V value; final int hash; HashMapEntry<K, V> next;

從中咱們得知Entry存儲的內容有key、value、hash值、和next下一個Entry，那麼，這些Entry數據是按什麼規則進行存儲的呢？就是經過計算元素key的hash值，而後對HashMap中數組長度取餘獲得該元素存儲的位置，計算公式爲hash(key)%len，好比：假設hash(14)=14,hash(30)=30,hash(46)=46，咱們分別對len取餘，獲得 
hash(14)%16=14，hash(30)%16=14，hash(46)%16=14，因此key爲1四、30、46的這三個元素存儲在數組下標爲14的位置，如： 
 
從中能夠看出，若是有多個元素key的hash值相同的話，後一個元素並不會覆蓋上一個元素，而是採起鏈表的方式，把以後加進來的元素加入鏈表末尾，從而解決了hash衝突的問題，由此咱們知道HashMap中處理hash衝突的方法是鏈地址法，在此補充一個知識點，處理hash衝突的方法有如下幾種：

1. 開放地址法
2. 再哈希法
3. 鏈地址法
4. 創建公共溢出區

講到這裏，重點來了，咱們知道HashMap中默認的存儲大小就是一個容量爲16的數組，因此當咱們建立出一個HashMap對象時，即便裏面沒有任何元素，也要分別一塊內存空間給它，並且，咱們再不斷的向HashMap裏put數據時，當達到必定的容量限制時（這個容量知足這樣的一個關係時候將會擴容：HashMap中的數據量>容量*加載因子，而HashMap中默認的加載因子是0.75），HashMap的空間將會擴大，並且擴大後新的空間必定是原來的2倍，咱們能夠看put()方法中有這樣的一行代碼：

int newCapacity = oldCapacity * 2;

因此，重點就是這個，只要一知足擴容條件，HashMap的空間將會以2倍的規律進行增大。假如咱們有幾十萬、幾百萬條數據，那麼HashMap要存儲完這些數據將要不斷的擴容，並且在此過程當中也須要不斷的作hash運算，這將對咱們的內存空間形成很大消耗和浪費，並且HashMap獲取數據是經過遍歷Entry[]數組來獲得對應的元素，在數據量很大時候會比較慢，因此在Android中，HashMap是比較費內存的，咱們在一些狀況下可使用SparseArray和ArrayMap來代替HashMap。

SparseArray

SparseArray比HashMap更省內存，在某些條件下性能更好，主要是由於它避免了對key的自動裝箱（int轉爲Integer類型），它內部則是經過兩個數組來進行數據存儲的，一個存儲key，另一個存儲value，爲了優化性能，它內部對數據還採起了壓縮的方式來表示稀疏數組的數據，從而節約內存空間，咱們從源碼中能夠看到key和value分別是用數組表示：

private int[] mKeys; private Object[] mValues;

咱們能夠看到，SparseArray只能存儲key爲int類型的數據，同時，SparseArray在存儲和讀取數據時候，使用的是二分查找法，咱們能夠看看：

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

也就是在put添加數據的時候，會使用二分查找法和以前的key比較當前咱們添加的元素的key的大小，而後按照從小到大的順序排列好，因此，SparseArray存儲的元素都是按元素的key值從小到大排列好的。 
而在獲取數據的時候，也是使用二分查找法判斷元素的位置，因此，在獲取數據的時候很是快，比HashMap快的多，由於HashMap獲取數據是經過遍歷Entry[]數組來獲得對應的元素。

添加數據

public void put(int key, E value)

刪除數據

public void delete(int key)public void remove(int key)

 

其實remove內部仍是經過調用delete來刪除數據的

獲取數據

public E get(int key)

or

public E get(int key, E valueIfKeyNotFound)

 

該方法可設置若是key不存在的狀況下默認返回的value

特有方法

在此以外，SparseArray還提供了兩個特有方法，更方便數據的查詢： 
獲取對應的key：

public int keyAt(int index)

獲取對應的value：

public E valueAt(int index)

SparseArray應用場景：

雖然說SparseArray性能比較好，可是因爲其添加、查找、刪除數據都須要先進行一次二分查找，因此在數據量大的狀況下性能並不明顯，將下降至少50%。

知足下面兩個條件咱們可使用SparseArray代替HashMap：

• 數據量不大，最好在千級之內
• key必須爲int類型，這中狀況下的HashMap能夠用SparseArray代替：

HashMap<Integer, Object> map = new HashMap<>(); 用SparseArray代替: SparseArray<Object> array = new SparseArray<>();

ArrayMap

這個api的資料在網上能夠說幾乎沒有，然並卵，只能看文檔了 
ArrayMap是一個<key,value>映射的數據結構，它設計上更多的是考慮內存的優化，內部是使用兩個數組進行數據存儲，一個數組記錄key的hash值，另一個數組記錄Value值，它和SparseArray同樣，也會對key使用二分法進行從小到大排序，在添加、刪除、查找數據的時候都是先使用二分查找法獲得相應的index，而後經過index來進行添加、查找、刪除等操做，因此，應用場景和SparseArray的同樣，若是在數據量比較大的狀況下，那麼它的性能將退化至少50%。

添加數據

public V put(K key, V value)

獲取數據

public V get(Object key)

刪除數據

public V remove(Object key)

特有方法

它和SparseArray同樣一樣也有兩個更方便的獲取數據方法：

public K keyAt(int index) public V valueAt(int index)

ArrayMap應用場景

• 數據量不大，最好在千級之內
• 數據結構類型爲Map類型

ArrayMap<Key, Value> arrayMap = new ArrayMap<>();

【注】：若是咱們要兼容aip19如下版本的話，那麼導入的包須要爲v4包

import android.support.v4.util.ArrayMap;

總結

SparseArray和ArrayMap都差很少，使用哪一個呢？ 
假設數據量都在千級之內的狀況下：

一、若是key的類型已經肯定爲int類型，那麼使用SparseArray，由於它避免了自動裝箱的過程，若是key爲long類型，它還提供了一個LongSparseArray來確保key爲long類型時的使用

二、若是key類型爲其它的類型，則使用ArrayMap