Android SparseArray 源码解析与应用实战

在 Android 开发中，SparseArray 是一个高效的数据结构，用于替代 HashMap 存储少量键值对。与传统的 HashMap 相比，它能更好地减少内存开销。本文将从源码解析到实际应用，带你深入了解 SparseArray。

SparseArray 简介

SparseArray 是 Android 提供的一个工具类，位于 android.util 包下，用于存储 int 类型的键和 Object 类型的值。其核心特点是：

• 高效：避免了 HashMap 使用的装箱（Boxing）操作。
• 内存友好：在数据量较少时，比 HashMap 更节省内存。

以下是一个基本用法示例：

SparseArray<String> sparseArray = new SparseArray<>();
sparseArray.put(1, "Value1");
sparseArray.put(2, "Value2");
String value = sparseArray.get(1); // 返回 "Value1"

SparseArray 与 HashMap 对比

特性	SparseArray	HashMap
键的类型	int	任意对象
值的类型	任意对象	任意对象
内存使用效率	高（少量数据）	一般
适用场景	少量键值对的存储	大量键值对的存储
线程安全	否	否

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SparseArray 源码解析

内部数据结构

SparseArray 的内部使用两个数组实现：

• int[] keys：存储键的数组，按升序排列。
• Object[] values：存储值的数组，与 keys 一一对应。

核心方法解析

put()

put(int key, E value) 方法用于插入键值对。其实现分为以下几个步骤：

1. 通过二分查找在 keys 中定位键的位置。
2. 如果键已存在，则更新对应的值；否则，插入新键值对。

以下是部分源码：

public void put(int key, E value) {
    int i = ContainerHelpers.binarySearch(keys, size, key);

    if (i >= 0) {
        values[i] = value; // 更新已有键的值
    } else {
        i = ~i; // 计算插入位置
        keys = insertKey(keys, size, i, key);
        values = insertValue(values, size, i, value);
        size++;
    }
}

get()

get(int key) 方法通过二分查找快速定位键的位置，然后返回对应的值。

源码如下：

public E get(int key) {
    int i = ContainerHelpers.binarySearch(keys, size, key);

    if (i >= 0) {
        return (E) values[i];
    } else {
        return null;
    }
}

remove()

remove(int key) 方法删除指定键值对。

主要步骤：

1. 找到键的位置。
2. 移动数组，填补被删除元素的空位。

public void remove(int key) {
    int i = ContainerHelpers.binarySearch(keys, size, key);
    if (i >= 0) {
        System.arraycopy(keys, i + 1, keys, i, size - (i + 1));
        System.arraycopy(values, i + 1, values, i, size - (i + 1));
        size--;
    }
}

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SparseArray 的优势

通过以上源码可以看出，SparseArray 的优势主要体现在：

1. 避免装箱：直接使用 int 作为键，减少了 HashMap 中的装箱与拆箱操作。
2. 内存友好：省去了 HashMap 的 Entry 对象。
3. 排序：内部键数组是有序的，便于快速查找。

劣势

• 在插入和删除操作中需要移动数组，性能不如 HashMap。
• 适用于小数据量场景，大数据量时性能下降。

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应用实战

以下通过一个实际场景展示 SparseArray 的使用。

示例：管理 RecyclerView 的视图类型

在使用 RecyclerView 时，通常需要处理多种视图类型。SparseArray 可以用来管理视图类型与对应的布局资源 ID。

实现代码

public class ViewTypeManager {
    private SparseArray<Integer> viewTypeMap = new SparseArray<>();

    public void addViewType(int viewType, int layoutResId) {
        viewTypeMap.put(viewType, layoutResId);
    }

    public int getLayoutResId(int viewType) {
        return viewTypeMap.get(viewType, -1);
    }
}

// 使用示例
ViewTypeManager manager = new ViewTypeManager();
manager.addViewType(1, R.layout.item_type_1);
manager.addViewType(2, R.layout.item_type_2);

int layoutId = manager.getLayoutResId(1); // 返回 R.layout.item_type_1

效果图

以下展示了 RecyclerView 的运行效果：

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总结

SparseArray 是 Android 开发中一个非常实用的工具类，尤其适用于少量键值对的存储。通过本文的源码解析和实际应用，相信你对 SparseArray 已经有了更深入的理解。在实际开发中，合理使用 SparseArray，可以提升代码的性能和内存利用率。