Android容器類小結

系列文章地址：
Android容器類-ArraySet原理解析(一)
Android容器類-ArrayMap原理解析(二)
Android容器類-SparseArray原理解析(三)
Android容器類-SparseIntArray原理解析(四)

相較於其餘設備，移動設備有本身的特色，內存小是一個很突出的問題，Google針對android設備的這一特色，開發了一套容器框架，目的就是爲了更加高效地利用內存。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接口，在api 23中添加
• ArrayMap實現了Map接口，在api 19中添加
• SparseArray，SparseIntArray，SparseBooleanArray實現了Cloneable接口，在api 1中添加
• SparseLong實現了Cloneable接口，在api 18中添加

分類

從**功能**上劃分，能夠將以上容器劃分爲兩類：

• 存儲元素
  ArraySet優化了HashSet對元素的存儲
  

• 存儲鍵值對 相較於HashMap，具體的優化方向以下：
  ArrayMap優化了HashMap存儲Object --> Object的鍵值存儲;
  SparseArray優化了int --> Object的鍵值存儲;
  SparseIntArray優化了int --> int的鍵值存儲;
  SparseBooleanArray優化了 int --> boolean的鍵值存儲;
  SparseLongArray優化了 int --> long的鍵值存儲。
  

優化方法

從組織結構能夠看出，能夠將這些容器分爲3類：ArraySet,ArrayMap和剩餘的容器。經過前面的分析能夠知道，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能夠分一下三類：

• ArraySet, ArrayMap 使用數組mKeys存儲key的hash值，hash值在mKeys的位置爲index，並將value存儲到mValues數組對應下標的位置（ArrayMap中key和value分別在mValues的index * 2和index * 2 + 1的位置）。查找或者修改元素時，使用二分查找在mKeys中找到元素在mValues的下標，而後進行修改或者返回。
• SparseArray 使用int類型的mKeys數組存儲int類型的鍵，下標爲index，將Object類型的value存儲在在Object類型的數組mValues的index位置，在查找和修改時，使用二分查找在mKeys中找到元素在mValues的下標，而後進行修改或者返回。在刪除value時，SparseArray並不直接進行數組元素的移動，而是將待刪除的value標記爲DELETED狀態，在gc的過程當中將全部非DELETED狀態的元素移動到數組的最前面，從而減小二分查找的時間。
  
• SparseIntArray, SparseLongArray, SparseBooleanArray 這3個容器能夠理解成專用容器，使用int類型數組和對應類型的數組；使用二分查找快速查找元素，而後進行刪除，修改，添加操做。

優化共同點與差別

雖然這些容器存儲的元素類型不一樣，可是經過分析能夠發現他們在內存優化中的共同點，接下來就分析下這些容器在優化上存在的共同點和差別。

共同點

• 數據結構

  

  這裏的數據結構是指容器的底層存儲結構，雖然在ArrayMap中mValues的長度是mKeys的2倍，但也僅僅是數組長度上的差別，底層存儲使用的思想仍然是同樣的；int類型的數組mKeys裏的元素時按照升序進行排列的。相較於HashMap使用Node結構存儲，這樣的存儲方式使用更小的存儲空間存儲k-v，同時避免了原始數據類型的自動裝箱。

• 查找方法 在組織結構中列出的容器，他們在進行元素查找時，都會先在mKeys數組中利用二分查找找到元素的下標index，而後使用index到mValues數組中對value進行操做。

• 獲取帶插入下標 在進行元素插入時，會首先使用二分查找在mKeys數組中查找元素的下標，若是元素不存在，則二分查找會返回元素待插入位置的取反。
  

不一樣點

• 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存儲的時候直接使用key值，不會進行hash計算。
• 對null的處理 ArraySet和ArrayMap容許插入key爲null的元素，key的hash值爲0；SparseArray和SparseXXXArray存儲的時因爲直接使用int類型的數據做爲key，故不存在key爲null的狀況。
• 緩存 爲了不頻繁的內存回收，ArraySet和ArrayMap添加了緩存結構，SparseArray和SparseXXXArray沒有緩存
• 擴容規則 ArraySet和ArrayMap在進行擴容的時，容量的變化規則爲4, 8 , size * 2 / 3，SparseArray和SparseXXXArray使用ArrayUtils.newUnpaddedArray創建新的數據，將原來的數據拷貝到新數組中。

使用建議

雖然這些容器在Android設備上能夠更高效地利用內存，可是仍是存在使用使用限制。

• 兼容性 在組織結構中，能夠看到，並非全部的容器都是從api 1就開始提供的，在使用具體的容器時，須要考慮應用的兼容。
• 對性能的影響 雖然ArrayMap在刪除時不直接使用移動元素的方式刪除元素，可是在獲取數組元素等操做中仍是
• 對數量的限制 在對元素進行查找時會使用二分查找，元素數量較大（超過1000）時，查找效率會下降，相較於HashMap只要數量不超過1000，效率最多不會降低50%。

總結

前面說了不少，其實android容器優化的根本思想就是使用int到其餘類型的映射，使用數組保存着兩個映射，用以優化HashMap對k-v的存儲。這種優化適用於元素數量較少（少於1000）的狀況。

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