Java Resizable Array

原文連接：http://tutorials.jenkov.com/java-performance/resizable-array.html，若有侵權，立刪

Java Resizable Array

• Java Resizable Array - GitHub Repository
• Resizable Array Use Case
• Resizable Array DesignExpand on Write
  • Keeping Track of Free Blocks
• Freeing Arrays
• Using the ResizableArrayBuffer
  • Creating a ResizableArrayBuffer
  • Obtaining a ResizableArray Instance
  • Writing to a ResizableArray
  • Reading From a ResizableArray
  • Freeing a ResizableArray

　　有時候咱們爲了快速便捷的讀取數據，想把數據保存在單個連續的數組裏。這就須要數組是能夠調節大小的，或者是能夠擴張的。可是在Java中數組的大小是不能夠調節的。你必須親自實現一個可調節大小的數組，在本文中我將展現如何實現這個數組。

Java Resizable Array-GitHub Repository

　　源代碼哦：https://github.com/jjenkov/java-resizable-array

　　包含了三個classes和兩個測試類

Resizable Array Use Case

　　想象下若是你有一個接受不一樣數據的Server，最小的數據4KB，大的1MB或者更大。

　　若是Server同一時間有1000K+的訪問鏈接，咱們須要知道要爲數據提早分配多大的空間。咱們不能僅僅只是分配一個最大的空間（1MB&16MB）爲每一個buffer。當有一千條鏈接訪問Server時（100.000 × 1MB = 100GB），須要100GB的空間。

　　換一種思路，咱們先從最小的信息開始處理，若是信息size超過了最小信息，那麼咱們從新分配一塊空間並把原來的信息複製過去。若是信息又超過了現有的容量，那麼再次分配並複製

　　使用這種策略，大多數信息將會使用最小buffer。這也就意味着Server的內存使用會變得很是高效，（100.000×4KB = 400MB），即便鏈接訪問達到（1000.000 × 4KB = 4GB）。大多數Server也能hold住。

Resizable Array Design

　　resizable array 包含兩個部分

• • ResizableArray
  • ResizableArrayBuffer

　　ResizableArrayBuffer包含一個單一，高容的數組。這個數組被分爲三個部分。一個部分爲small arrays，一個爲medium size arrays 和 large array。

　　ResizableArray就表示單一，高容的數組，它的數據存儲在ResizableArrayBuffer中的數組。

　　有圖有真相

　　　　　　　　　　　　　　　　

　　爲了在ResizableArrayBuffer中的large array爲各個大小不一的message預留空間，咱們須要保證array不會被任意大小的message填充滿。例如，接受了大量的small mesages，並不會佔用所有的內存，可是卻會阻塞Server接受medium和large message。類似的，接受大量的large或medium message也不會佔用全部的內存，但卻會使得另外連個message type產生阻塞。

　　假如全部的message都是從small messages開始，若是大量的small arrays被耗盡，不管medium array或large array是否有空間，都不會分配新的array。可是若是將small arrays的大小設置的合理，這種狀況發生的機率就會下降。

　　即使small message部分所有被佔用了，small message仍是有可能會grow爲medium and large messages的。

Keeping Track of Fress Blocks

　　large array 在ResizableArrayBuffer中被分爲三個部分，每一個部分又被分爲不少小塊。每一個小塊在每一個部分中有着相同的大小。

　　當全部的塊在其所處的部分有着相同的大小時，它是很容易去跟蹤那些使用着的塊和沒有使用的塊。你可使用一個queue（隊列）來保存每一個塊的開始索引。對於每一個部分都須要有這麼一個queue（隊列），一個queue（隊列）去跟蹤可用的small blocks，medium blocks 和 large blocks 一樣是這樣的。

　　Allocating a block from any of the sections can be accomplished simply by taking the next free block start index from the queue associated with the desired section. Freeing a block is done by putting the start index back into the corresponding queue.（能力有限）

　　對於queue（隊列）我曾經用一個簡單的Ring Buffer 實現過，連接：http://tutorials.jenkov.com/java-performance/ring-buffer.html

Expand on Write

　　當你向array中寫入數據時，Resizable array將會本身expand。若是你嘗試向其中寫入更多的數據，可是 array 沒有多餘的空間，它會被分配一個新的更大的 block 而且把原有的數據所有複製過去，以前的使用的block就free掉。

Freeing Arrays

　　一旦你得到了一個更大的array，你就應該釋放掉原來的array，以便它能夠存儲別的message。

　　Using the ResizableArrayBuffer

　　我教你如何使用ResizableArrayBuffer

　　Creating a ResizableArrayBuffer

　　首先你必須建立一個ResizableArrayBuffer

 1 int smallBlockSize  =    4 * 1024;
 2 int mediumBlockSize =  128 * 1024;
 3 int largeBlockSize  = 1024 * 1024;
 4 
 5 int smallBlockCount  = 1024;
 6 int mediumBlockCount =   32;
 7 int largeBlockCount  =    4;
 8 
 9 ResizableArrayBuffer arrayBuffer =
10         new ResizableArrayBuffer(
11                 smallBlockSize , smallBlockCount,
12                 mediumBlockSize, mediumBlockCount,
13                 largeBlockSize,  largeBlockCount);

　　This example creates a ResizableArrayBuffer with a small array size of 4KB, medium array size of 128KB and a larger array size of 1MB. The ResizableArrayBuffer contains space for 1024 small arrays (4MB in total), 32 medium arrays (4MB in total) and 4 large arrays (4MB in total) - for a full shared array size of 12MB.（不想翻了）

Obtaining a ResizableArray Instance

　　得到一個ResizableArray instance，調用ResizableArrayBuffer`s getArray（）方法。

 ResizableArray resizableArray = arrayBuffer.getArray(); 

　　這個例子會得到一個很小的ResizableArray（4KB）

　　Writing to a ResizableArray

　　你能夠調用ResizableArray本身的write（）方法。你能夠重構它

1 ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
2 
3 for(int i=0; i < 1024; i++){
4     byteBuffer.put((byte) i);
5 }
6 byteBuffer.flip():
7 
8 int bytesCopied = resizableArray.write(byteBuffer);

　　這個例子將ByteBuffer中的數據copy到ResizableArray中的array（block），返回值是複製了多少個字節數。

　　一種狀況是ByteBuffer中的數據大於ResizableArray的容量，那麼ResizableArray將嘗試expand自身的空間爲了ByteBuffer中的數據。若是ResizableArray在expanding後不能包含全部的ByteBuffer數據，write（）方法將會返回-1而且也不會複製data。

Reading From a ResizalbeArray

　　當你從ResizableArray讀取數據時，你能夠直接在全部ResizableArray實例共享的共享數組中讀取。ResizableArray包含如下幾個字段：

1 public byte[] sharedArray = null;
2 public int    offset      = 0;
3 public int    capacity    = 0;
4 public int    length      = 0;

　　shareArray字段引用全部的ResizableArray實例中的共享array，這是保存在ResizableArrayBuffer中的內部array。

　　offset字段包含着共享array中的開始索引。

　　capacity字段包含ResizableArray實例中分配的共享數組中block的size。

　　length字段包含多少正在使用的block

　　去讀取卸載ResizableArray中的數據時，是從shareArray[offset]到shareArray[offset+length-1]。

Freeing a ResizableArray

　　一旦你使用完了ResizableArray，你就要free它。僅須要調用ResizableArray中的free()方法便可。

resizableArray.free();

　　調用free（）方法負責返回使用過的block到正確的queue，無論分配給ResizableArray中block的大小。