Android入门教程 | Android SparseArray 原理解析

  • 什么是 SparseArray?
  • 它的内部实现采用了什么数据结构?
  • SparseArray 相比于 HashMap 的优劣势是什么?
什么是 SparseArray? 【Android入门教程 | Android SparseArray 原理解析】SparseArray 存储的是键值对,以int作为key,Object作为value。Sparse有稀疏、缺少的意思。SparseArray应用场景是相对稀少的数据,一般是几百以内。
SparseArray采用的数据结构? SparseArray并不像HashMap采用一维数组+单链表和二叉树结构,而是采用两个一维数组,一个是存储key(int类型),一个是存value object。
private int[] mKeys; // 存储key private Object[] mValues; // 存储value对象 private int mSize; // 记录存储键值对的数量

mKeys 和 mValues 读写时采用的下标是一一对应的。
SparseArray 默认容量多大? SparseArray 在默认构造函数中指定其默认容量大小。默认为10
初始化后mSize = 0,实例化mKeys和mValues。
SparseArray get 方法的流程分析 输入一个 int 型的 key,通过二分法查找匹配的下标。若没找到对应的下标,则返回null或用户指定的默认对象。
key是递增存放的。二分法查找下标时,可能会返回一个负值,此时表示在mKeys中没找到对应的键。
public E get(int key) { return get(key, null); }/** * Gets the Object mapped from the specified key, or the specified Object * if no such mapping has been made. */ @SuppressWarnings("unchecked") public E get(int key, E valueIfKeyNotFound) { int i = ContainerHelpers.binarySearch(mKeys, mSize, key); // 二分法查找下标if (i < 0 || mValues[i] == DELETED) { // 找到的下标为负或当前位置元素以被删除,表明没找到 return valueIfKeyNotFound; } else { return (E) mValues[i]; // 找到指定元素 } }

SparseArray put 方法的流程分析
public void put(int key, E value) { // 二分法找到key的下标 int i = ContainerHelpers.binarySearch(mKeys, mSize, key); if (i >= 0) { // 代表当前已经存在key及其对应的值,直接替换value mValues[i] = value; } else { // 表示当前并不存在key,则应添加新的键值对 // i取反,得到要添加的数组位置下标。二叉查找返回的是key的“应当”存放的位置下标。 i = ~i; if (i < mSize && mValues[i] == DELETED) { // 原来位置上的元素已经被删掉了,直接赋值替换 mKeys[i] = key; mValues[i] = value; return; }if (mGarbage && mSize >= mKeys.length) { // 容量不足,进行回收操作 gc(); // 重新查找目标下标 i = ~ContainerHelpers.binarySearch(mKeys, mSize, key); } // 目标下标为i,将key添加进mKeys数组中 mKeys = GrowingArrayUtils.insert(mKeys, mSize, i, key); // 目标下标为i,将value插入mValues数组中 mValues = GrowingArrayUtils.insert(mValues, mSize, i, value); // 已存储的数据个数加1 mSize++; } }// GrowingArrayUtils.java public static T[] insert(T[] array, int currentSize, int index, T element) { assert currentSize <= array.length; if (currentSize + 1 <= array.length) { // 当前数组容量充足,index开始的元素后移1位 System.arraycopy(array, index, array, index + 1, currentSize - index); array[index] = element; return array; }// 容量不足,先扩容生成新的数组newArray @SuppressWarnings("unchecked") T[] newArray = ArrayUtils.newUnpaddedArray((Class)array.getClass().getComponentType(), growSize(currentSize)); // 将原来数组index之前的部分复制到新数组对象中 System.arraycopy(array, 0, newArray, 0, index); newArray[index] = element; // 插入元素 // 将原数组index+1之后的元素拷贝到新数组中 System.arraycopy(array, index, newArray, index + 1, array.length - index); return newArray; }// 扩容计算规则,当前容量小于等于4则返回8;否则返回2倍的容量 // 扩容后最小容量是8 public static int growSize(int currentSize) { return currentSize <= 4 ? 8 : currentSize * 2; }

key下标的二叉查找方法分析 二叉查找方法 ContainerHelpers.binarySearch(int[] array, int size, int value)
static int binarySearch(int[] array, int size, int value) { int lo = 0; int hi = size - 1; while (lo <= hi) { final int mid = (lo + hi) >>> 1; final int midVal = array[mid]; if (midVal < value) { lo = mid + 1; } else if (midVal > value) { hi = mid - 1; } else { return mid; // value found } } return ~lo; // value not present }

如果没有找到输入 value 对应的下标,则会返回一个按位取反后的值(一般是个负值)。
例如输入 array 是 [1,2,4,5],size是4,value是3;那么会得到 2 的取反值。而 2 就是 value 的目标位置下标。
SparseArray最大容量?每次扩容多少? SparseArray 并不像 HashMap 一样定义有最大容量是多少,最大可以达到Integer.MAX_VALUE,可能会报 oom。每次扩容时如果当前容量小于5则扩容是8,否则扩容为原容量的2倍。
public static int growSize(int currentSize) { return currentSize <= 4 ? 8 : currentSize * 2; }

SparseArray 与 HashMap 的比较,应用场景是?
  • SparseArray采用的不是哈希算法,HashMap采用的是哈希算法。
  • SparseArray采用的是两个一维数组分别用于存储键和值,HashMap采用的是一维数组+单向链表或二叉树。
  • SparseArray key只能是int类型,而HashMap的key是Object。
  • SparseArray key是有序存储(升序),而HashMap不是。
  • SparseArray 默认容量是10,而HashMap默认容量是16。
  • SparseArray 默认每次扩容是2倍于原来的容量,而HashMap默认每次扩容时是原容量*0.75倍
  • SparseArray value的存储被不像HashMap一样需要额外的需要一个实体类(Node)进行包装
  • SparseArray查找元素总体而言比HashMap要逊色,因为SparseArray查找是需要经过二分法的过程,而HashMap不存在冲突的情况其技术处的hash对应的下标直接就可以取到值。
针对上面与 HashMap 的比较,采用 SparseArray 还是 HashMap,建议根据如下需求选取:
  • 如果对内存要求比较高,而对查询效率没什么大的要求,可以是使用SparseArray
  • 数量在百级别的 SparseArray 比 HashMap 有更好的优势
  • 要求 key 是 int 类型的,因为 HashMap 会对 int 自定装箱变成 Integer 类型
  • 要求 key 是有序的且是升序
【Android 零基础入门教程视频参考】

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