可随机访问(<O(n))和动态增删的(=O(1))的队列结构-优快云博客

引言

最近的工作有个需求，做视频直播的评论列表。本人从未有过这样的工作经验，分析一下觉得需求也有些不好搞：

评论不是实时返回的，是客户端轮询接口。（大概两秒一次的频率）
评论是动态添加上去的，所以数据结构需要尾插入。
评论不能无限展示，达到一定数目需要头部删除，维持总量基本不变。

乍一看头删除尾插入的模式，链表LinkedList很完美。

遇到的问题

实际使用时，因为评论内容使用RecyclerView展示，所以onBindViewHolder()时会需要随机读取数据结构中的数据。所以链表的劣势就无可回避了，当评论数据量到达200+时，RecyclerView评论列表滑动会有肉眼可见的卡顿。

众所周知，链表是链式结构，我们阅读LinkedList源码也会发现：

public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item;
    }

    
/**
 * Returns the (non-null) Node at the specified element index.
 */
Node<E> node(int index) {
    // assert isElementIndex(index);

    if (index < (size >> 1)) {
        Node<E> x = first;
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
    } else {
        Node<E> x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}


复制代码

node(int)通过二分法从头或从末尾遍历获取当前下标对应的元素。最坏情况下，需要size/2次访问才能拿到我们指定的元素。 RecyclerView滑动时，一秒有十几次甚至几十次的下标访问，LinkedList的效率肯定不能满足要求。

不甚靠谱的解决方案

分析需求：评论列表展示200条数据，当超过时，删除头部的评论以维持两百的数目。

问了一下需求SE，确认，并不要维持精准的200数目，所以做了如下调整：

数据达到targetCapacity(200)条时先不删除，等到超出粒度granularity(100)时，再一次性删除granularity条数据。

实现了如下CapacityKeepArrayList

GitHub代码

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;

/**
 * 支持快速头删除维护的列表
 * 需要适当计算 capacity 和 granularity
 * @param <E>
 */
public class CapacityKeepArrayList<E> implements DynamicList<E> {


    private LinkedList<ArrayList<E>> parent;

    private ArrayList<E> child;

    /**
     * 列表的目标容量
     */
    private int targetCapacity = 200;

    /**
     * 动态删除头部时的粒度
     */
    private int granularity = 100;

    private int aimSize;

    private int size = 0;

    public int getGranularity() {
        return granularity;
    }

    public int getTargetCapacity() {
        return targetCapacity;
    }

    public CapacityKeepArrayList(int targetCapacity, int granularity) {
        this.targetCapacity = targetCapacity;
        this.granularity = granularity;
        aimSize = targetCapacity / granularity + 1;
        parent = new LinkedList<>();
        grow();
    }

    private void grow() {
        child = new ArrayList<>(granularity);
        parent.add(child);
    }

    /*
     * return 超标数量
     * 0 未超标
     */
    @Override
    public int add(E element) {
        child.add(element);
        size++;
        ensureGranularity();
        return ensureCapacity();
    }

    @Override
    public void forceAdd(E element) {
        child.add(element);
        size++;
        ensureGranularity();
    }

    /**
     * 确保粒度不超标
     */
    private void ensureGranularity() {
        if (child.size() == granularity) {
            grow();
        }
    }

    /**
     * 确保容量不超标,
     * return 超标数量
     * 0 未超标
     */
    private int ensureCapacity() {
        int amount = parent.size() -aimSize;
        if (amount < 1) {
            return 0;
        }
        for (int i = 0; i < amount; i++) {
            parent.removeFirst();
        }
        size -= amount * granularity;
        return amount * granularity;
    }

    @Override
    public E get(int position) {
        return parent.get(position / granularity).get(position % granularity);
    }

    @Override
    public int size() {
        return size;
    }
}

复制代码

根据需求，大概做出了这样的方案：

确定粒度后，每个粒度为一单位，使用ArrayList存储，保证当前粒度下，是能随机访问的。
然后用总容量除以粒度得到aimSize,维护一个长度为aimSize + 1的链表作为最终的数据结构，元素就是每一粒度的ArrayList。

最终的数据结构，选择链表或者ArrayList其实都行。因为实际需求是容量200，粒度100，所以只有3个元素，使用链表相比ArrayList在访问时几乎没有性能差距。链表只是为了方便头删除。

至于为啥会有forceAdd()不论容量是否超标都插入而不删除头部的方法，是因为当用户滑动评论，停留在某一条时，不能因为刷出新评论而把用户当前正在看的给删了。

此时，数据结构的容量不能维持在targetCapacity + granularity以内，可能会无限膨胀，这也是我为啥没有选择头尾循环队列来实现此需求。

存在的问题

用户在评论页面停留时，数据结构的容量可能会无限膨胀，那么aimSize有可能很大，性能又会下降。
如果外层不使用LinkedList，而是ArrayList，那么在容量膨胀时，读取性能不会下降，但是下次删除时，没法一次性删掉头部多处的很多数据，多次头删除一条数据，ArrayList性能差。
没有考虑线程安全的问题。

关于1.2问题，能想到的解决方案是，完全使用数组来实现两层结构，自己实现ArrayList没有的头部多个元素删除的功能。

工作经验太少，所以，想问题可能太简单或者太复杂了。不知有啥好些的方案。期望有人讨论一下。