一些与HaspMap有关的数据结构

1. HashMap

HashMap代表一个字典,它的容量会自动调整为2的幂次方,载入因子为0.75。HashMap的数据结构为数组+单链表。其主干是数组实现,如下

HashMapEntry<K, V>[] table;

HashMapEntry代表字典中的一个元素,它是一种单链表结构,定义如下。

static class HashMapEntry<K, V> implements Entry<K, V> {
    final K key;
    V value;
    final int hash;
    HashMapEntry<K, V> next; //单链表
}

a.从HashMap中读取数据的代码如下

public V get(Object key) {
    int hash = Collections.secondaryHash(key);
    HashMapEntry<K, V>[] tab = table;
    for (HashMapEntry<K, V> e = tab[hash & (tab.length - 1)]; e != null; e = e.next) {
        K eKey = e.key;
        if (eKey == key || (e.hash == hash && key.equals(eKey))) {
            return e.value;
        }
    }
    return null;
}

首先先计算传入key对象hash值,计算方法是无置位的移位运算,O(1)运算量,可以认为此哈希值决定了元素在数组中的位置,这里可以叫做适当位置

而后从数组上的适当位置开始遍历链表,并使用传入key对象来匹配链表对象。匹配条件有两个,满足其中一个就可以任务字典上存有该键值的对象

  1. key对象的引用相同
  2. key对象的 hash 值相同,且equals()方法也相同。

这说明字典中的取值和是否发生覆盖完全是由 key对象决定,与value对象毫无关系。

其中第二个条件值得注意,其意为 key 对象必须完全相等。有时虽然key对象的 hash 值相同但它们却不相等。

b.向HashMap中写入数据与之同理

public V put(K key, V value)

首先计算 K 的哈希值得到元素在数组上的位置,而后遍历链表如果值已经存在就更新它,如果不存在就创建。

2. LinkedHashMap

LinkedHashMapHashMap的子类。HashMap的实现决定了它的读取是随机的,LinkedHashMap则强调插入顺序,它依然采用数组+链表的结构,但在元素上添加了头尾指针,使之形成双链表的结构,并且整个数据给出了一个总的头指针,其内部的元素定义如下

static class LinkedEntry<K, V> extends HashMapEntry<K, V> {
    LinkedEntry<K, V> nxt;
    LinkedEntry<K, V> prv;
}

3.LruCache

LruCache主要用于缓存,其功能由LinkedHashMap对象代理实现。

特殊之处在于LruCache需要计算键值对象的内存大小,并将存储对象的总大小维持的在指定范围内。如果超出容量,LruCache会调整和删除一些数据,实际上使用什么策略完全可以自己定义。

此外LruCache的读写时线程安全的,而且不支持空值,它还维护了一些缓存用到的统计信息,如命中数等。

public class LruCache<K, V> {
    private final LinkedHashMap<K, V> map;

    private int size;
    private int maxSize;

    private int putCount;
    private int createCount;
    private int evictionCount;
    private int hitCount;
    private int missCount;
}

LruCache使用强引用,加强了对对象的控制。队列大小默认是4M。

4.ArrayMap

HashMap是Java的通用类,HashMap的弱点有很多,如不支持基本类型作为key值,要装箱转换;线程不安全;链表实现影响访问效率等,android.util包定义了很多对具体类型的优化数据结构体代替它。

ArrayMap采用完全的数组实现HashMap进行了改善,其定义如下

int[] mHashes; //保存key对象的hash值,该值决定元素在数组中的位置
Object[] mArray;//键值对对象
int mSize;

该字典中键值对对象是共存在一个数组中的,采用key-value-key-value的形式,而 key 对象的哈希值依然决定了键值对的数组中的唯一位置,不过计算与 HashMap 不同。

读取对象时,首先计算 key 对象的哈希值,而后在 哈希值数组中查找,如果存在就说明该值已在字典中存储,由哈希值可以得到元素在数组中的位置,继而读取对象。

写入对象与之同理,先计算 key 对象的哈希值,而后进行更新或创建。

5.SparseArray

SparseArray是对HashMap进行了进一步改善,它是一个key值为int类型的字典,这样就不会使用装箱机制,也不再需要一个多余的Entry对象。SparseArray是一个键类型固定为 int 的定制化字典,受泛型机制限制,HashMap 是不可能实现这一点的。

public class SparseArray<E> implements Cloneable {
    private static final Object DELETED = new Object(); //惰性删除
    private boolean mGarbage = false;//是否要进行垃圾回收
    private int[] mKeys; //key数组
    private Object[] mValues; //值数组
    private int mSize;
}

读取数组的原理是一样的,根据 key 值找元素的位置,将由位置读取值类型。不过这里的 key 值就是 int 类型而已,取消使用 hash 数组,而且搜索位置的算法也变成了二叉搜索

public E get(int key, E valueIfKeyNotFound) {
    int i = ContainerHelpers.binarySearch(mKeys, mSize, key);

    if (i < 0 || mValues[i] == DELETED) {
        return valueIfKeyNotFound;
    } else {
        return (E) mValues[i];
    }
}

因为是采用二叉搜索提高搜索效率,那么 key 数组就要维持顺序,这使得写入数据时要采用插入操作,如果频繁写入和删除,使用这种数据结构就将失去优势。

为了优化这个问题,SparseArray采用了惰性删除来避免频繁和删除,删除某个值时只进行标记,必须要整理数组时再统一处理。

二分搜索本身比 HashMap 的位运算是慢了很多的,此外SparseArray的数组实现决定了它不适合存储较大规模数据,只适合在数据量较小时(如在几百以内),差异不明显的情况下使用。

7.一些其它数据结构

7.1 有理数(Rational)

Rational rational = Rational.parseRational("1/2");
rational = Rational.parseRational("1:2");

7.2 宽度/高度(Size/SizeF)

Size size = new Size(100,100);
size = Size.parseSize("100*100");

7.3 两元素元组(Pair)

Pair<String,Integer> apple = new Pair<>("apple",1);
Pair<String,Integer> android = Pair.create("android",2);

7.4 范围(Range)

描述两个值之间的范围,只要值对象实现Comparable接口。支持获取上下限,交集,扩展,claim等操作。

Range<Integer> range = Range.create(1,20);

参考文献

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 158,233评论 4 360
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,013评论 1 291
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 108,030评论 0 241
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 43,827评论 0 204
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,221评论 3 286
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,542评论 1 216
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,814评论 2 312
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,513评论 0 198
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,225评论 1 241
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,497评论 2 244
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 31,998评论 1 258
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,342评论 2 253
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 32,986评论 3 235
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,055评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,812评论 0 194
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,560评论 2 271
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,461评论 2 266

推荐阅读更多精彩内容