SparseArray代替HashMap
相信大家都明白,手机软件的开发不同于PC软件的开发,因为手机性能相对有限,内存也有限,所谓“寸土寸金”,可能稍有不慎,就会导致性能的明显降低。Android为了方便开发者,特意在android.util这个包中提供了几个提高效率的工具类,比如之前用过的LruCache类,这次我们来谈谈其他工具类,SparseArray,SparseBooleanArray和 SparseIntArray。
总体说,它们都是类似map这样key-value的存储方式,但是由于查找的算法不一样。因此效率也各不同。但要明白,没有说哪个一定是最好的。只有根据不同需求在不同场景去应用,才能获取较优的结果。下面我们来看看它们的“庐山真面目”吧。
SparseArray
本来想在这里好好介绍何为SparseArray。但看完源码和官方的文档,发现里面已经介绍的很仔细了。于是决定将源码中开始关于介绍SparseArray的那一段翻译在这里,最后总计几个要点。英文水平有限,翻译不恰当的地方请先见谅。
package android.util;
import com.android.internal.util.ArrayUtils;
/**
* SparseArrays 利用integer去管理object对象。不像一个正常的object对象数组,它能在索引数中快速的查找到所需的结果。(这
* 句话是音译,原意是能在众多索引数中“撕开一个缺口”,为什么原文这么表达?下面会慢慢说清楚。)它比HashMap去通过Integer索引
* 查找object对象时在内存上更具效率,不仅因为它避免了用来查找的自动“装箱”的keys,并且它的数据结构不依赖额外的对象去
* 各个映射中查找匹配。
*
* SparseArrays map integers to Objects. Unlike a normal array of Objects,
* there can be gaps in the indices. It is intended to be more memory efficient
* than using a HashMap to map Integers to Objects, both because it avoids
* auto-boxing keys and its data structure doesn't rely on an extra entry object
* for each mapping.
*
* 请注意,这个容器会保持它的映射关系在一个数组的数据结构中,通过二分检索法驱查找key。(这里我们终于知道,为何这个工具类中,
* 提供的添加映射关系的操作中,key的类型必须是integer。因为二分检索法,将从中间“切开”,integer的数据类型是实现这种检索过程的保证。)
*
* 如果保存大量的数据,这种数据结构是不适合的,换言之,SparseArray这个工具类并不应该用于存储大量的数据。这种情况下,它的效率
* 通常比传统的HashMap更低,因为它的查找方法并且增加和移除操作(任意一个操作)都需要在数组中插入和删除(两个步骤才能实现)。
*
* 如果存储的数据在几百个以内,它们的性能差异并不明显,低于50%。
*
* (OK,那么光看Android官方的介绍我们就有初步结论了,大量的数据我们相对SparseArray会优先选择HashMap,如果数据在几百个这个数目,
* 那么选择它们任意一个去实现区别不大,如果数量较少,就选择SparseArray去实现。 其实如果我们理解了二分法,就很容易了SparseArray的
* 实现原理,以及SparseArray和HashMap它们之间的区别了。)
*
* <p>Note that this container keeps its mappings in an array data structure,
* using a binary search to find keys. The implementation is not intended to be appropriate for
* data structures
* that may contain large numbers of items. It is generally slower than a traditional
* HashMap, since lookups require a binary search and adds and removes require inserting
* and deleting entries in the array. For containers holding up to hundreds of items,
* the performance difference is not significant, less than 50%.</p>
*
*
* 为了提高性能,这个容器包含了一个实现最优的方法:当移除keys后为了立刻使它的数组紧密,它会“遗留”已经被移除(标记了要删除)的条目(entry) 。
* 所被标记的条目(entry)(还未被当作垃圾回收掉前)可以被相同的key复用,也会在垃圾回收机制当作所有要回收的条目的一员被回收,从而使存储的数组更紧密。
*
* (我们下面看源码就会发现remove()方法其实是调用delete()方法的。印证了上面这句话所说的这种优化方法。
* 因为这样,能在每次移除元素后一直保持数组的数据结构是紧密不松散的。)
*
* 垃圾回收的机制会在这些情况执行:数组需要扩充,或者映射表的大小被恢复,或者条目值被重新检索后恢复的时候。
*
* <p>To help with performance, the container includes an optimization when removing
* keys: instead of compacting its array immediately, it leaves the removed entry marked
* as deleted. The entry can then be re-used for the same key, or compacted later in
* a single garbage collection step of all removed entries. This garbage collection will
* need to be performed at any time the array needs to be grown or the the map size or
* entry values are retrieved.</p>
*
* 当调用keyAt(int)去获取某个位置的key的键的值,或者调用valueAt(int)去获取某个位置的值时,可能是通过迭代容器中的元素
* 去实现的。
*
* <p>It is possible to iterate over the items in this container using
* {@link #keyAt(int)} and {@link #valueAt(int)}. Iterating over the keys using
* <code>keyAt(int)</code> with ascending values of the index will return the
* keys in ascending order, or the values corresponding to the keys in ascending
* order in the case of <code>valueAt(int)<code>.</p>
*/
public class SparseArray<E> implements Cloneable {
//...
}
至于完整的源码就不贴出来了,因为不多,大家可以自行看看。
这里总结下几个重要的点:
1,SparseArray的原理是二分检索法,也因此key的类型都是整型。
2,(HashMap和SparseArray比较)当存储大量数据(起码上千个)的时候,优先选择HashMap。如果只有几百个,用哪个区别不大。如果数量不多,优先选择SparseArray。
3,SparseArray有自己的垃圾回收机制。(当数量不是很多的时候,这个不必关心。)
接着将里面的主要方法列出来:
private int index = 1;
private String value = "value";
public void testSparseArray()
{
//创建一个SparseArray对象
SparseArray<String> sparseArray = new SparseArray<String>();
//向sparseArray存入元素value,key为index
sparseArray.put(index, value);
//这个方法本质也是利用put(key, value)去存入数据
sparseArray.append(index, value);
sparseArray.indexOfKey(index);
//查找value所在的位置,如果不存在,则返回-1
sparseArray.indexOfValue(value);
//更新某个key的值
sparseArray.setValueAt(index, value);
//获取index所对应的值,没有则返回null
sparseArray.get(index);
//获取index所对应的值,没有则返回自定义的默认值"default-value"
sparseArray.get(index,"default-value");
//删除index对应的元素
sparseArray.delete(index);
//移除,本质也是调用delete(int)方法
sparseArray.remove(index);
//清空所有数据
sparseArray.clear();
}
SparseBooleanArray和SparseIntArray
SparseBooleanArray和SparseIntArray,其实看名字也知道,它们跟SparseArray极其类似,只是存储类型加以限制了。SparseBooleanArray只能存储boolean值,而SparseIntArray只能存储integer类型的值。它们也同样实现了Cloneable接口,可以直接调用clone方法,也同样是以二分法为依据。而其他的主要方法也是一样的。下面以SparseBooleanArray为简单例子写出主要的方法,从方法看出,两者和SparseArray的确是灰常类似的。SparseIntArray的代码就不再贴出来了,因为都一样的。我们在使用的过程中举一反三,会用一个,其他2个也就会用了呢。
public void testSparseBooleanArray()
{
// SparseBooleanArray sparseBooleanArray = new SparseBooleanArray();
//这种创建方式可以设置容器的大小
SparseBooleanArray sparseBooleanArray = new SparseBooleanArray(5);
//存入数据,同样有两种方法
sparseBooleanArray.put(int, boolean);
sparseBooleanArray.append(int, boolean);
//根据key获取对应的boolean值,没有则返回false
sparseBooleanArray.get(key);
//跟上面类似,valueIfKeyNotFound是自定义的假设不存在则返回的默认值
sparseBooleanArray.get(key, valueIfKeyNotFound);
//获取第5个位置的键值
sparseBooleanArray.keyAt(5);
//获取第5个元素的值
sparseBooleanArray.valueAt(5);
//删除某个key的元素
sparseBooleanArray.delete(key);
//清除所有
sparseBooleanArray.clear();
}
那么SparseBooleanArray和SparseIntArray也和SparseArray一样,存储不是太多的数据,它们都是作为比HashMap更好的选择。但数据是死的,功能也是死的,实现方式是灵活的。条条大路通罗马。我们不能一概而论说谁好谁差,放在具体的场景,才能选择更高效也更合乎成本的实现方式。
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