Android容器类小结

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

相较于其他设备，移动设备有自己的特点，内存小是一个很突出的问题，Google针对android设备的这一特点，开发了一套容器框架，目的就是为了更加高效地利用内存。接下来就对这些容器进行一下总结。

组织结构

以上是android中容器的实现继承结构，简单梳理一下：

• ArraySet实现了Set和Collections接口，在api 23中添加
• ArrayMap实现了Map接口，在api 19中添加
• SparseArray，SparseIntArray，SparseBooleanArray实现了Cloneable接口，在api 1中添加
• SparseLong实现了Cloneable接口，在api 18中添加

分类

从**功能**上划分，可以将以上容器划分为两类：

• 存储元素
  ArraySet优化了HashSet对元素的存储

• 存储键值对 相较于HashMap，具体的优化方向如下：
  ArrayMap优化了HashMap存储Object --> Object的键值存储;
  SparseArray优化了int --> Object的键值存储;
  SparseIntArray优化了int --> int的键值存储;
  SparseBooleanArray优化了 int --> boolean的键值存储;
  SparseLongArray优化了 int --> long的键值存储。

优化方法

从组织结构可以看出，可以将这些容器分为3类：ArraySet,ArrayMap和剩余的容器。通过前面的分析可以知道，ArraySet和ArrayMap使用的相同的优化方式，SparseArray在进行优化的时候使用gc垃圾回收策略，故从优化方法上进行分类的话可以分一下三类：

• ArraySet, ArrayMap 使用数组mKeys存储key的hash值，hash值在mKeys的位置为index，并将value存储到mValues数组对应下标的位置（ArrayMap中key和value分别在mValues的index * 2和index * 2 + 1的位置）。查找或者修改元素时，使用二分查找在mKeys中找到元素在mValues的下标，然后进行修改或者返回。
• SparseArray 使用int类型的mKeys数组存储int类型的键，下标为index，将Object类型的value存储在在Object类型的数组mValues的index位置，在查找和修改时，使用二分查找在mKeys中找到元素在mValues的下标，然后进行修改或者返回。在删除value时，SparseArray并不直接进行数组元素的移动，而是将待删除的value标记为DELETED状态，在gc的过程中将所有非DELETED状态的元素移动到数组的最前面，从而减少二分查找的时间。
• SparseIntArray, SparseLongArray, SparseBooleanArray 这3个容器可以理解成专用容器，使用int类型数组和对应类型的数组；使用二分查找快速查找元素，然后进行删除，修改，添加操作。

优化共同点与差异

虽然这些容器存储的元素类型不同，但是通过分析可以发现他们在内存优化中的共同点，接下来就分析下这些容器在优化上存在的共同点和差异。

共同点

• 数据结构

  

  这里的数据结构是指容器的底层存储结构，虽然在ArrayMap中mValues的长度是mKeys的2倍，但也仅仅是数组长度上的差异，底层存储使用的思想仍然是一样的；int类型的数组mKeys里的元素时按照升序进行排列的。相较于HashMap使用Node结构存储，这样的存储方式使用更小的存储空间存储k-v，同时避免了原始数据类型的自动装箱。

• 查找方法 在组织结构中列出的容器，他们在进行元素查找时，都会先在mKeys数组中利用二分查找找到元素的下标index，然后使用index到mValues数组中对value进行操作。

• 获取带插入下标 在进行元素插入时，会首先使用二分查找在mKeys数组中查找元素的下标，如果元素不存在，则二分查找会返回元素待插入位置的取反。

不同点

• 对key的处理 ArraySet, ArrayMap底层实现时，会计算待插入元素的hash值，根据hash值，在mKeys找到待插入位置；SparseArray和SparseXXXArray存储的时候直接使用key值，不会进行hash计算。
• 对null的处理 ArraySet和ArrayMap允许插入key为null的元素，key的hash值为0；SparseArray和SparseXXXArray存储的时由于直接使用int类型的数据作为key，故不存在key为null的情况。
• 缓存 为了避免频繁的内存回收，ArraySet和ArrayMap添加了缓存结构，SparseArray和SparseXXXArray没有缓存
• 扩容规则 ArraySet和ArrayMap在进行扩容的时，容量的变化规则为4, 8 , size * 2 / 3，SparseArray和SparseXXXArray使用ArrayUtils.newUnpaddedArray建立新的数据，将原来的数据拷贝到新数组中。

使用建议

虽然这些容器在Android设备上可以更高效地利用内存，但是还是存在使用使用限制。

• 兼容性 在组织结构中，可以看到，并不是所有的容器都是从api 1就开始提供的，在使用具体的容器时，需要考虑应用的兼容。
• 对性能的影响 虽然ArrayMap在删除时不直接使用移动元素的方式删除元素，但是在获取数组元素等操作中还是
• 对数量的限制 在对元素进行查找时会使用二分查找，元素数量较大（超过1000）时，查找效率会降低，相较于HashMap只要数量不超过1000，效率最多不会下降50%。

总结

前面说了很多，其实android容器优化的根本思想就是使用int到其他类型的映射，使用数组保存着两个映射，用以优化HashMap对k-v的存储。这种优化适用于元素数量较少（少于1000）的情况。

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