Android內(nèi)存優(yōu)化(使用SparseArray和ArrayMap代替HashMap)

原文地址:https://blog.csdn.net/u010687392/article/details/47809295

在Android開發(fā)時(shí),我們使用的大部分都是Java的api,比如HashMap這個(gè)api,使用率非常高,但是對(duì)于Android這種對(duì)內(nèi)存非常敏感的移動(dòng)平臺(tái),很多時(shí)候使用一些java的api并不能達(dá)到更好的性能,相反反而更消耗內(nèi)存,所以針對(duì)Android這種移動(dòng)平臺(tái),也推出了更符合自己的api,比如SparseArray、ArrayMap用來代替HashMap在有些情況下能帶來更好的性能提升。

介紹它們之前先來介紹一下HashMap的內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),就明白為什么推薦使用SparseArray和ArrayMap

HashMap

HashMap內(nèi)部是使用一個(gè)默認(rèn)容量為16的數(shù)組來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的,而數(shù)組中每一個(gè)元素卻又是一個(gè)鏈表的頭結(jié)點(diǎn),所以,更準(zhǔn)確的來說,HashMap內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是使用哈希表的拉鏈結(jié)構(gòu)(數(shù)組+鏈表),方法叫做拉鏈法?

且每一個(gè)結(jié)點(diǎn)都是Entry類型,那么Entry是什么呢?我們來看看HashMap中Entry的屬性:

finalK key;

V value;

finalinthash;

HashMapEntry next;

從中我們得知Entry存儲(chǔ)的內(nèi)容有key、value、hash值、和next下一個(gè)Entry,那么,這些Entry數(shù)據(jù)是按什么規(guī)則進(jìn)行存儲(chǔ)的呢?就是通過計(jì)算元素key的hash值,然后對(duì)HashMap中數(shù)組長(zhǎng)度取余得到該元素存儲(chǔ)的位置,計(jì)算公式為hash(key)%len,比如:假設(shè)hash(14)=14,hash(30)=30,hash(46)=46,我們分別對(duì)len取余,得到?

hash(14)%16=14,hash(30)%16=14,hash(46)%16=14,所以key為14、30、46的這三個(gè)元素存儲(chǔ)在數(shù)組下標(biāo)為14的位置,如:?


從中可以看出,如果有多個(gè)元素key的hash值相同的話,后一個(gè)元素并不會(huì)覆蓋上一個(gè)元素,而是采取鏈表的方式,把之后加進(jìn)來的元素加入鏈表末尾,從而解決了hash沖突的問題,由此我們知道HashMap中處理hash沖突的方法是鏈地址法,在此補(bǔ)充一個(gè)知識(shí)點(diǎn),處理hash沖突的方法有以下幾種:

開放地址法

再哈希法

鏈地址法

建立公共溢出區(qū)

講到這里,重點(diǎn)來了,我們知道HashMap中默認(rèn)的存儲(chǔ)大小就是一個(gè)容量為16的數(shù)組,所以當(dāng)我們創(chuàng)建出一個(gè)HashMap對(duì)象時(shí),即使里面沒有任何元素,也要分別一塊內(nèi)存空間給它,而且,我們?cè)俨粩嗟南騂ashMap里put數(shù)據(jù)時(shí),當(dāng)達(dá)到一定的容量限制時(shí)(這個(gè)容量滿足這樣的一個(gè)關(guān)系時(shí)候?qū)?huì)擴(kuò)容:HashMap中的數(shù)據(jù)量>容量*加載因子,而HashMap中默認(rèn)的加載因子是0.75),HashMap的空間將會(huì)擴(kuò)大,而且擴(kuò)大后新的空間一定是原來的2倍,我們可以看put()方法中有這樣的一行代碼:

int newCapacity = oldCapacity * 2;

所以,重點(diǎn)就是這個(gè),只要一滿足擴(kuò)容條件,HashMap的空間將會(huì)以2倍的規(guī)律進(jìn)行增大。假如我們有幾十萬、幾百萬條數(shù)據(jù),那么HashMap要存儲(chǔ)完這些數(shù)據(jù)將要不斷的擴(kuò)容,而且在此過程中也需要不斷的做hash運(yùn)算,這將對(duì)我們的內(nèi)存空間造成很大消耗和浪費(fèi),而且HashMap獲取數(shù)據(jù)是通過遍歷Entry[]數(shù)組來得到對(duì)應(yīng)的元素,在數(shù)據(jù)量很大時(shí)候會(huì)比較慢,所以在Android中,HashMap是比較費(fèi)內(nèi)存的,我們?cè)谝恍┣闆r下可以使用SparseArray和ArrayMap來代替HashMap。

SparseArray

SparseArray比HashMap更省內(nèi)存,在某些條件下性能更好,主要是因?yàn)樗苊饬藢?duì)key的自動(dòng)裝箱(int轉(zhuǎn)為Integer類型),它內(nèi)部則是通過兩個(gè)數(shù)組來進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的,一個(gè)存儲(chǔ)key,另外一個(gè)存儲(chǔ)value,為了優(yōu)化性能,它內(nèi)部對(duì)數(shù)據(jù)還采取了壓縮的方式來表示稀疏數(shù)組的數(shù)據(jù),從而節(jié)約內(nèi)存空間,我們從源碼中可以看到key和value分別是用數(shù)組表示:

privateint[] mKeys;privateObject[] mValues;

我們可以看到,SparseArray只能存儲(chǔ)key為int類型的數(shù)據(jù),同時(shí),SparseArray在存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)時(shí)候,使用的是二分查找法,我們可以看看:

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(shù)據(jù)的時(shí)候,會(huì)使用二分查找法和之前的key比較當(dāng)前我們添加的元素的key的大小,然后按照從小到大的順序排列好,所以,SparseArray存儲(chǔ)的元素都是按元素的key值從小到大排列好的。?

而在獲取數(shù)據(jù)的時(shí)候,也是使用二分查找法判斷元素的位置,所以,在獲取數(shù)據(jù)的時(shí)候非??欤菻ashMap快的多,因?yàn)镠ashMap獲取數(shù)據(jù)是通過遍歷Entry[]數(shù)組來得到對(duì)應(yīng)的元素。

添加數(shù)據(jù)

publicvoidput(intkey, Evalue)

刪除數(shù)據(jù)

publicvoidremove(intkey)

or

publicvoiddelete(intkey)

實(shí)remove內(nèi)部還是通過調(diào)用delete來刪除數(shù)據(jù)的

獲取數(shù)據(jù)

publicEget(intkey)

or

publicEget(intkey, E valueIfKeyNotFound)

該方法可設(shè)置如果key不存在的情況下默認(rèn)返回的value

特有方法

在此之外,SparseArray還提供了兩個(gè)特有方法,更方便數(shù)據(jù)的查詢:?

獲取對(duì)應(yīng)的key:

publicintkeyAt(intindex)

獲取對(duì)應(yīng)的value:

publicEvalueAt(intindex)

SparseArray應(yīng)用場(chǎng)景:

雖說SparseArray性能比較好,但是由于其添加、查找、刪除數(shù)據(jù)都需要先進(jìn)行一次二分查找,所以在數(shù)據(jù)量大的情況下性能并不明顯,將降低至少50%。

滿足下面兩個(gè)條件我們可以使用SparseArray代替HashMap:

數(shù)據(jù)量不大,最好在千級(jí)以內(nèi)

key必須為int類型,這中情況下的HashMap可以用SparseArray代替:

HashMap map =newHashMap<>();用SparseArray代替:SparseArray array =newSparseArray<>();

ArrayMap

這個(gè)api的資料在網(wǎng)上可以說幾乎沒有,然并卵,只能看文檔了?

ArrayMap是一個(gè)<key,value>映射的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它設(shè)計(jì)上更多的是考慮內(nèi)存的優(yōu)化,內(nèi)部是使用兩個(gè)數(shù)組進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ),一個(gè)數(shù)組記錄key的hash值,另外一個(gè)數(shù)組記錄Value值,它和SparseArray一樣,也會(huì)對(duì)key使用二分法進(jìn)行從小到大排序,在添加、刪除、查找數(shù)據(jù)的時(shí)候都是先使用二分查找法得到相應(yīng)的index,然后通過index來進(jìn)行添加、查找、刪除等操作,所以,應(yīng)用場(chǎng)景和SparseArray的一樣,如果在數(shù)據(jù)量比較大的情況下,那么它的性能將退化至少50%。

添加數(shù)據(jù)

publicVput(K key, Vvalue)

獲取數(shù)據(jù)

publicVget(Objectkey)

刪除數(shù)據(jù)

publicV remove(Objectkey)

特有方法

它和SparseArray一樣同樣也有兩個(gè)更方便的獲取數(shù)據(jù)方法:

publicKkeyAt(intindex)publicVvalueAt(intindex)

ArrayMap應(yīng)用場(chǎng)景

數(shù)據(jù)量不大,最好在千級(jí)以內(nèi)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型為Map類型

ArrayMaparrayMap = new ArrayMap<>();

【注】:如果我們要兼容aip19以下版本的話,那么導(dǎo)入的包需要為v4包

import android.support.v4.util.ArrayMap;

總結(jié)

SparseArray和ArrayMap都差不多,使用哪個(gè)呢??

假設(shè)數(shù)據(jù)量都在千級(jí)以內(nèi)的情況下:

1、如果key的類型已經(jīng)確定為int類型,那么使用SparseArray,因?yàn)樗苊饬俗詣?dòng)裝箱的過程,如果key為long類型,它還提供了一個(gè)LongSparseArray來確保key為long類型時(shí)的使用

2、如果key類型為其它的類型,則使用ArrayMap

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