Android ArrayMap源代碼分析
分析源碼之前先來介紹一下ArrayMap的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),ArrayMap數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)不同于HashMap和SparseArray。
Java提供了HashMap,但是HashMap對(duì)于手機(jī)端而言,對(duì)空間的利用太大,所以Android提供了SparseArray和ArrayMap。二者都是基于二分查找,所以數(shù)據(jù)量大的時(shí)候,最壞效率會(huì)比HashMap慢很多。因此建議數(shù)量在千以內(nèi)比較合適。
一、SparseArray
SparseArray對(duì)應(yīng)的key只能是int類型,它不會(huì)對(duì)key進(jìn)行裝箱操作。它使用了兩個(gè)數(shù)組,一個(gè)保存key,一個(gè)保存value。
SparseArray使用二分查找來找到key對(duì)應(yīng)的插入位置。所以要保證mKeys數(shù)組有序。
remove的時(shí)候不會(huì)立刻重新清理刪除掉的數(shù)據(jù),而是將對(duì)一個(gè)的數(shù)據(jù)標(biāo)記為DELETE(一個(gè)Object對(duì)象)。在必要的環(huán)節(jié)調(diào)用gc清理標(biāo)記為DELETE的空間。
二、ArrayMap
重點(diǎn)介紹一下ArrayMap。
首先從ArrayMap的四個(gè)數(shù)組說起。mHashes,用于保存key對(duì)應(yīng)的hashCode;mArray,用于保存鍵值對(duì)(key,value),其結(jié)構(gòu)為[key1,value1,key2,value2,key3,value3,......];mBaseCache,緩存,如果ArrayMap的數(shù)據(jù)量從4,增加到8,用該數(shù)組保存之前使用的mHashes和mArray,這樣如果數(shù)據(jù)量再變回4的時(shí)候,可以再次使用之前的數(shù)組,不需要再次申請(qǐng)空間,這樣節(jié)省了一定的時(shí)間;mTwiceBaseCache,與mBaseCache對(duì)應(yīng),不過觸發(fā)的條件是數(shù)據(jù)量從8增長到12。
上面提到的數(shù)據(jù)量有8增長到12,為什么不是16?這也算是ArrayMap的一個(gè)優(yōu)化的點(diǎn),它不是每次增長1倍,而是使用了如下方法(mSize+(mSize>>1)),即每次增加1/2。
有了上面的說明,讀懂代碼就容易多了。
1、很多地方用到的indexOf
這里使用了二分查找來查找對(duì)應(yīng)的index
int indexOf(Object key, int hash) {
final int N = mSize;
// Important fast case: if nothing is in here, nothing to look for.
//數(shù)組為空,直接返回
if (N == 0) {
return ~0;
}
//二分查找,不細(xì)說了
int index = ContainerHelpers.binarySearch(mHashes, N, hash);
// If the hash code wasn't found, then we have no entry for this key.
//沒找到hashCode,返回index,一個(gè)負(fù)數(shù)
if (index < 0) {
return index;
}
// If the key at the returned index matches, that's what we want.
//對(duì)比key值,相同則返回index
if (key.equals(mArray[index<<1])) {
return index;
}
// Search for a matching key after the index.
//如果返回的index對(duì)應(yīng)的key值,與傳入的key值不等,則可能對(duì)應(yīng)的key在index后面
int end;
for (end = index + 1; end < N && mHashes[end] == hash; end++) {
if (key.equals(mArray[end << 1])) return end;
}
// Search for a matching key before the index.
//接上句,后面沒有,那一定在前面。
for (int i = index - 1; i >= 0 && mHashes[i] == hash; i--) {
if (key.equals(mArray[i << 1])) return i;
}
// Key not found -- return negative value indicating where a
// new entry for this key should go. We use the end of the
// hash chain to reduce the number of array entries that will
// need to be copied when inserting.
//毛都沒找到,那肯定是沒有了,返回個(gè)負(fù)數(shù)
return ~end;
}
2、看一下put方法
public V put(K key, V value) {
final int hash;
int index;
//key是空,則通過indexOfNull查找對(duì)應(yīng)的index;如果不為空,通過indexOf查找對(duì)應(yīng)的index
if (key == null) {
hash = 0;
index = indexOfNull();
} else {
hash = key.hashCode();
index = indexOf(key, hash);
}
//index大于或等于0,一定是之前put過相同的key,直接替換對(duì)應(yīng)的value。因?yàn)閙Array中不只保存了value,還保存了key。
//其結(jié)構(gòu)為[key1,value1,key2,value2,key3,value3,......]
//所以,需要將index乘2對(duì)應(yīng)key,index乘2再加1對(duì)應(yīng)value
if (index >= 0) {
index = (index<<1) + 1;
final V old = (V)mArray[index];
mArray[index] = value;
return old;
}
//取正數(shù)
index = ~index;
//mSize的大小,即已經(jīng)保存的數(shù)據(jù)量與mHashes的長度相同了,需要擴(kuò)容啦
if (mSize >= mHashes.length) {
//擴(kuò)容后的大小,有以下幾個(gè)檔位,BASE_SIZE(4),BASE_SIZE的2倍(8),mSize+(mSize>>1)(比之前的數(shù)據(jù)量擴(kuò)容1/2)
final int n = mSize >= (BASE_SIZE*2) ? (mSize+(mSize>>1))
: (mSize >= BASE_SIZE ? (BASE_SIZE*2) : BASE_SIZE);
if (DEBUG) Log.d(TAG, "put: grow from " + mHashes.length + " to " + n);
final int[] ohashes = mHashes;
final Object[] oarray = mArray;
//擴(kuò)容方法的實(shí)現(xiàn)
allocArrays(n);
//擴(kuò)容后,需要把原來的數(shù)據(jù)拷貝到新數(shù)組中
if (mHashes.length > 0) {
if (DEBUG) Log.d(TAG, "put: copy 0-" + mSize + " to 0");
System.arraycopy(ohashes, 0, mHashes, 0, ohashes.length);
System.arraycopy(oarray, 0, mArray, 0, oarray.length);
}
//看看被廢棄的數(shù)組是否還有利用價(jià)值
//如果被廢棄的數(shù)組的數(shù)據(jù)量為4或8,說明可能利用價(jià)值,以后用到的時(shí)候可以直接用。
//如果被廢棄的數(shù)據(jù)量太大,扔了算了,要不太占內(nèi)存。如果浪費(fèi)內(nèi)存了,還費(fèi)這么大勁,加了類干啥。
freeArrays(ohashes, oarray, mSize);
}
//這次put的key對(duì)應(yīng)的hashcode排序沒有排在最后(index沒有指示到數(shù)組結(jié)尾),因此需要移動(dòng)index后面的數(shù)據(jù)
if (index < mSize) {
if (DEBUG) Log.d(TAG, "put: move " + index + "-" + (mSize-index)
+ " to " + (index+1));
System.arraycopy(mHashes, index, mHashes, index + 1, mSize - index);
System.arraycopy(mArray, index << 1, mArray, (index + 1) << 1, (mSize - index) << 1);
}
//把數(shù)據(jù)保存到數(shù)組中??吹搅税桑琸ey和value都在mArray中;hashCode放到mHashes
mHashes[index] = hash;
mArray[index<<1] = key;
mArray[(index<<1)+1] = value;
mSize++;
return null;
}
3、remove方法
remove方法在某種條件下,會(huì)重新分配內(nèi)存,保證分配給ArrayMap的內(nèi)存在合理區(qū)間,減少對(duì)內(nèi)存的占用。但是從這里也可以看出,Android使用的是用時(shí)間換空間的方式。無論從任何角度,頻繁的分配回收內(nèi)存一定會(huì)耗費(fèi)時(shí)間的。
remove最終使用的是removeAt方法,此處只說明removeAt
/**
* Remove the key/value mapping at the given index.
* @param index The desired index, must be between 0 and {@link #size()}-1.
* @return Returns the value that was stored at this index.
*/
public V removeAt(int index) {
final Object old = mArray[(index << 1) + 1];
//如果數(shù)據(jù)量小于等于1,說明刪除該元素后,沒有數(shù)組為空,清空兩個(gè)數(shù)組。
if (mSize <= 1) {
// Now empty.
if (DEBUG) Log.d(TAG, "remove: shrink from " + mHashes.length + " to 0");
//put中已有說明
freeArrays(mHashes, mArray, mSize);
mHashes = EmptyArray.INT;
mArray = EmptyArray.OBJECT;
mSize = 0;
} else {
//如果當(dāng)初申請(qǐng)的數(shù)組最大容納數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)大于BASE_SIZE的2倍(8),并且現(xiàn)在存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量只用了申請(qǐng)數(shù)量的1/3,
//則需要重新分配空間,已減少對(duì)內(nèi)存的占用
if (mHashes.length > (BASE_SIZE*2) && mSize < mHashes.length/3) {
// Shrunk enough to reduce size of arrays. We don't allow it to
// shrink smaller than (BASE_SIZE*2) to avoid flapping between
// that and BASE_SIZE.
//新數(shù)組的大小
final int n = mSize > (BASE_SIZE*2) ? (mSize + (mSize>>1)) : (BASE_SIZE*2);
if (DEBUG) Log.d(TAG, "remove: shrink from " + mHashes.length + " to " + n);
final int[] ohashes = mHashes;
final Object[] oarray = mArray;
allocArrays(n);
mSize--;
//index之前的數(shù)據(jù)拷貝到新數(shù)組中
if (index > 0) {
if (DEBUG) Log.d(TAG, "remove: copy from 0-" + index + " to 0");
System.arraycopy(ohashes, 0, mHashes, 0, index);
System.arraycopy(oarray, 0, mArray, 0, index << 1);
}
//將index之后的數(shù)據(jù)拷貝到新數(shù)組中,和(index>0)的分支結(jié)合,就將index位置的數(shù)據(jù)刪除了
if (index < mSize) {
if (DEBUG) Log.d(TAG, "remove: copy from " + (index+1) + "-" + mSize
+ " to " + index);
System.arraycopy(ohashes, index + 1, mHashes, index, mSize - index);
System.arraycopy(oarray, (index + 1) << 1, mArray, index << 1,
(mSize - index) << 1);
}
} else {
mSize--;
//將index后的數(shù)據(jù)向前移位
if (index < mSize) {
if (DEBUG) Log.d(TAG, "remove: move " + (index+1) + "-" + mSize
+ " to " + index);
System.arraycopy(mHashes, index + 1, mHashes, index, mSize - index);
System.arraycopy(mArray, (index + 1) << 1, mArray, index << 1,
(mSize - index) << 1);
}
//移位后最后一個(gè)數(shù)據(jù)清空
mArray[mSize << 1] = null;
mArray[(mSize << 1) + 1] = null;
}
}
return (V)old;
}
4、freeArrays
put中有說明,這里就不進(jìn)行概述了,直接上代碼,印證上面的說法。
private static void freeArrays(final int[] hashes, final Object[] array, final int size) {
//已經(jīng)廢棄的數(shù)組個(gè)數(shù)為BASE_SIZE的2倍(8),則用mTwiceBaseCache保存廢棄的數(shù)組;
//如果個(gè)數(shù)為BASE_SIZE(4),則用mBaseCache保存廢棄的數(shù)組
if (hashes.length == (BASE_SIZE*2)) {
synchronized (ArrayMap.class) {
if (mTwiceBaseCacheSize < CACHE_SIZE) {
//array為剛剛廢棄的數(shù)組,mTwiceBaseCache如果有內(nèi)容,則放入array[0]位置,
//在allocArrays中會(huì)從array[0]取出,放回mTwiceBaseCache
array[0] = mTwiceBaseCache;
//array[1]存放hash數(shù)組。因?yàn)閍rray中每個(gè)元素都是Object對(duì)象,所以每個(gè)元素都可以存放數(shù)組
array[1] = hashes;
//清除index為2和之后的數(shù)據(jù)
for (int i=(size<<1)-1; i>=2; i--) {
array[i] = null;
}
mTwiceBaseCache = array;
mTwiceBaseCacheSize++;
if (DEBUG) Log.d(TAG, "Storing 2x cache " + array
+ " now have " + mTwiceBaseCacheSize + " entries");
}
}
} else if (hashes.length == BASE_SIZE) {
synchronized (ArrayMap.class) {
if (mBaseCacheSize < CACHE_SIZE) {
//代碼的注釋可以參考上面,不重復(fù)說明了
array[0] = mBaseCache;
array[1] = hashes;
for (int i=(size<<1)-1; i>=2; i--) {
array[i] = null;
}
mBaseCache = array;
mBaseCacheSize++;
if (DEBUG) Log.d(TAG, "Storing 1x cache " + array
+ " now have " + mBaseCacheSize + " entries");
}
}
}
}
5、allocArrays
算了,感覺沒啥好說的,看懂了freeArrays,allocArrays自然就理解了。
總體來說,通過新數(shù)組的個(gè)數(shù)產(chǎn)生3個(gè)分支,個(gè)數(shù)為BASE_SIZE(4),從mBaseCache取之前廢棄的數(shù)組;BASE_SIZE的2倍(8),從mTwiceBaseCache取之前廢棄的數(shù)組;其他,之前廢棄的數(shù)組沒有存儲(chǔ),因?yàn)樘馁M(fèi)內(nèi)存,這種情況下,重新分配內(nèi)存。
6、clear和erase
clear清空數(shù)組,如果再向數(shù)組中添加元素,需要重新申請(qǐng)空間;erase清除數(shù)組中的數(shù)組,空間還在。
7、get
主要的邏輯都在indexOf中了,剩下的代碼不需要分析了,看了的都說懂(竊笑)。
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