android use ArrayMap SparseArray

程序内存的管理是否合理高效对应用的性能有着很大的影响，有的时候对容器的使用不当也会导致内存管理效率低下。Android为移动操作系统特意编写了一些更加高效的容器，例如SparseArray，今天要介绍的是一个新的容器，叫做ArrayMap。

我们经常会使用到HashMap这个容器，它非常好用，但是却很占用内存。下图演示了HashMap的简要工作原理：

 HashMap工作原理 工作原理2

HashMap内部存储结构是使用哈希表的拉链结构（数组+链表）

HashMap的链表结构

且每一个结点都是Entry类型，那么Entry是什么呢？我们来看看HashMap中Entry的属性：

Entry属性

从中我们得知Entry存储的内容有key、value、hash值、和next下一个Entry，那么，这些Entry数据是按什么规则进行存储的呢？就是通过计算元素key的hash值，然后对HashMap中数组长度取余得到该元素存储的位置，计算公式为hash(key)%len，比如：假设hash(14)=14,hash(30)=30,hash(46)=46，我们分别对len取余，得到：hash(14)%16=14，hash(30)%16=14，hash(46)%16=14，所以key为14、30、46的这三个元素存储在数组下标为14的位置，如：

Entry值的获取

从中可以看出，如果有多个元素key的hash值相同的话，后一个元素并不会覆盖上一个元素，而是采取链表的方式，把之后加进来的元素加入链表末尾，从而解决了hash冲突的问题，由此我们知道HashMap中处理hash冲突的方法是链地址法，在此补充一个知识点，处理hash冲突的方法有以下几种：

1.开放地址法

2.再哈希法

3.链地址法

4.建立公共溢出区

讲到这里，重点来了，我们知道HashMap中默认的存储大小就是一个容量为16的数组，所以当我们创建出一个HashMap对象时，即使里面没有任何元素，也要分别一块内存空间给它，而且，我们再不断的向HashMap里put数据时，当达到一定的容量限制时（这个容量满足这样的一个关系时候将会扩容：HashMap中的数据量>容量*加载因子，而HashMap中默认的加载因子是0.75），HashMap的空间将会扩大，而且扩大后新的空间一定是原来的2倍，我们可以看put()方法中有这样的一行代码：

所以，重点就是这个，只要一满足扩容条件，HashMap的空间将会以2倍的规律进行增大。假如我们有几十万、几百万条数据，那么HashMap要存储完这些数据将要不断的扩容，而且在此过程中也需要不断的做hash运算，这将对我们的内存空间造成很大消耗和浪费，而且HashMap获取数据是通过遍历Entry[]数组来得到对应的元素，在数据量很大时候会比较慢，所以在Android中，HashMap是比较费内存的，我们在一些情况下可以使用SparseArray和ArrayMap来代替HashMap。

SparseArray

SparseArray比HashMap更省内存，在某些条件下性能更好，主要是因为它避免了对key的自动装箱（int转为Integer类型），它内部则是通过两个数组来进行数据存储的，一个存储key，另外一个存储value，为了优化性能，它内部对数据还采取了压缩的方式来表示稀疏数组的数据，从而节约内存空间，我们从源码中可以看到key和value分别是用数组表示：

SparseArray

我们可以看到，SparseArray只能存储key为int类型的数据，同时，SparseArray在存储和读取数据时候，使用的是二分查找法，我们可以看看：

SparseArray的put和get方法

也就是在put添加数据的时候，会使用二分查找法和之前的key比较当前我们添加的元素的key的大小，然后按照从小到大的顺序排列好，所以，SparseArray存储的元素都是按元素的key值从小到大排列好的。

而在获取数据的时候，也是使用二分查找法判断元素的位置，所以，在获取数据的时候非常快，比HashMap快的多，因为HashMap获取数据是通过遍历Entry[]数组来得到对应的元素。

SparseArray的方法 SparseArray的特有方法

SparseArray应用场景：

虽说SparseArray性能比较好，但是由于其添加、查找、删除数据都需要先进行一次二分查找，所以在数据量大的情况下性能并不明显，将降低至少50%。

满足下面两个条件我们可以使用SparseArray代替HashMap：

1.数据量不大，最好在千级以内

2.key必须为int或者long类型，这中情况下的HashMap可以用SparseArray或者longSparseArray代替：

ArrayMap

ArrayMap的原理

当你想获取某个value的时候，ArrayMap会计算输入key转换过后的hash值，然后对hash数组使用二分查找法寻找到对应的index，然后我们可以通过这个index在另外一个数组中直接访问到需要的键值对。如果在第二个数组键值对中的key和前面输入的查询key不一致，那么就认为是发生了碰撞冲突。为了解决这个问题，我们会以该key为中心点，分别上下展开，逐个去对比查找，直到找到匹配的值。如下图所示：

查询原理

随着数组中的对象越来越多，查找访问单个对象的花费也会跟着增长，这是在内存占用与访问时间之间做权衡交换。

既然ArrayMap中的内存占用是连续不间断的，那么它是如何处理插入与删除操作的呢？请看下图所示，演示了Array的特性：

删除插入原理

很明显，ArrayMap的插入与删除的效率是不够高的，但是如果数组的列表只是在一百这个数量级上，则完全不用担心这些插入与删除的效率问题。HashMap与ArrayMap之间的内存占用效率对比图如下：

内存占用对比

与HashMap相比，ArrayMap在循环遍历的时候也更加简单高效，如下图所示：

前面演示了很多ArrayMap的优点，但并不是所有情况下都适合使用ArrayMap，我们应该在满足下面2个条件的时候才考虑使用ArrayMap：

1.对象个数的数量级最好是千以内

2.数据组织形式包含Map结构

我们需要学会在特定情形下选择相对更加高效的实现方式。

假设数据量都在千级以内的情况下：

1、如果key的类型已经确定为int类型，那么使用SparseArray，因为它避免了自动装箱的过程，如果key为long类型，它还提供了一个LongSparseArray来确保key为long类型时的使用

2、如果key类型为其它的类型，则使用ArrayMap

否则还是HashMap吧