概述

ArrayMap 是 Android 的 API，它和 Java 的 HashMap 相比，虽然在查找效率上不如 HashMap（HashMap 查找的时间复杂度是 O(1), ArrayMap 查找的时间复杂度是 O(logn)），但是 ArrayMap 的空间消耗更小，它内部使用数组存储 hash 和键值对，不用花费多余的指针维护链表或树结构，扩容的时候只扩容 1.5 倍，并且元素小于一定量后还会收缩数组来回收空间。所以在数据量不大并且需要节省空间的时候可以考虑 ArrayMap。

下面就从源码的角度看下 ArrayMap 的实现原理，主要看它的增删查方法。

主要属性

    final boolean mIdentityHashCode;    // 是否利用 System.identityHashCode(key) 获取唯一 hashCode/*** 保存每个元素的 hash，长度为容量大小* mHashes 是有序的，按照元素的 hash 值由小到大排序，hash 值相同的元素，先插入的排在前面* 由于 mHashes 是有序的，所以使用二分法查找元素的位置，时间复杂度为 O(logn)*/int[] mHashes; /*** 保存键值对，长度为容量的两倍* 根据 key 的 hash 在 mHashes 的存放位置 index，可以确定键值对在 mArray 的存放位置* key 存放在 index << 1 处，value 存放在 (index << 1) + 1 处*/Object[] mArray;  int mSize;          // 当前键值对数量

构造方法

ArrayMap()

    public ArrayMap() {this(0, false);}

默认构造方法，初始容量为 0，第一次插入元素时再扩容

ArrayMap(int)

    public ArrayMap(int capacity) {this(capacity, false);}

指定初始容量

ArrayMap(int, boolean)

    public ArrayMap(int capacity, boolean identityHashCode) {mIdentityHashCode = identityHashCode;if (capacity < 0) { // 容量小于 0，创建一个不可变的 ArrayMapmHashes = EMPTY_IMMUTABLE_INTS;mArray = EmptyArray.OBJECT;} else if (capacity == 0) { // 容量等于 0，创建一个空 ArrayMapmHashes = EmptyArray.INT;mArray = EmptyArray.OBJECT;} else {// 容量大于 0，根据指定容量初始化 mHashes 和 mArray 数组// 如果容量是 4 或 8 的话，会查看之前是否有缓存的数组，有就使用缓存allocArrays(capacity);  }mSize = 0;}

指定初始容量和 mIdentityHashCode

put

    public V put(K key, V value) {final int osize = mSize;final int hash;       // 存放 key 的 hashint index;  // 通过该 index 得到 hash 在 mHashes 的存放位置以及键值对在 mArray 的存放位置if (key == null) {hash = 0;       // null 的 hash 为 0index = indexOfNull();   // 得到 null 的存放位置} else {hash = mIdentityHashCode ? System.identityHashCode(key) : key.hashCode();  // 得到 key 的 hashindex = indexOf(key, hash);        // 得到 key 的 index}// 存在相同的 key，更新 value，返回旧的 valueif (index >= 0) {index = (index<<1) + 1;final V old = (V)mArray[index];mArray[index] = value;return old;}index = ~index;// 判断是否要扩容if (osize >= mHashes.length) {// n 为新数组长度// 如果旧数组长度小于 4，那么新数组长度为 4// 如果旧数组长度大于等于 4 并且小于 8，那么新数组长度为 8// 如果旧数组长度大于等于 8，新数组长度是原来的 1.5 倍final int n = osize >= (BASE_SIZE*2) ? (osize+(osize>>1)): (osize >= BASE_SIZE ? (BASE_SIZE*2) : BASE_SIZE);final int[] ohashes = mHashes;final Object[] oarray = mArray;allocArrays(n);        // 创建新数组if (CONCURRENT_MODIFICATION_EXCEPTIONS && osize != mSize) {throw new ConcurrentModificationException();}// 移动旧元素到新数组中if (mHashes.length > 0) {System.arraycopy(ohashes, 0, mHashes, 0, ohashes.length);System.arraycopy(oarray, 0, mArray, 0, oarray.length);}// 如果旧的 mHashes 数组长度为 4 或 8，会缓存起来freeArrays(ohashes, oarray, osize);}// 如果元素要插入到 mHashes 和 mArray 的中间，那么在该元素后面的先后移，给新元素腾出位置if (index < osize) {System.arraycopy(mHashes, index, mHashes, index + 1, osize - index);System.arraycopy(mArray, index << 1, mArray, (index + 1) << 1, (mSize - index) << 1);}if (CONCURRENT_MODIFICATION_EXCEPTIONS) {if (osize != mSize || index >= mHashes.length) {throw new ConcurrentModificationException();}}// 新元素插入到 mHashes 和 mArray 的合适位置mHashes[index] = hash;mArray[index<<1] = key;mArray[(index<<1)+1] = value;mSize++;return null;}

首先得到 key 的 hash 值，null 的 hash 值为 0，对于非 null 的 key，默认情况下使用 key 的 hashCode() 作为它的 hash 值，如果在创建 ArrayMap 时指定 mIdentityHashCode 为 true，则 key 的 hash 值为 System.identityHashCode(key)。

然后使用二分法在 mHashes 数组查找 key 的 hash 所在位置索引 index。如果 index >= 0，说明存在相同元素，更新 value，返回旧的 value。否则就要根据 index 将新元素插入到合适位置。

在插入前，判断是否要扩容，当键值对数量大于等于 mHashes 数组的长度时，进行扩容。扩容过程和 ArrayList 相似，得到新数组长度，创建新数组，并将旧数组的元素复制过去。新数组长度和旧数组长度有关：

如果旧数组长度小于 4，那么新数组长度为 4；如果旧数组长度大于等于 4 并且小于 8，那么新数组长度为 8；如果旧数组长度大于等于 8，新数组长度是原来的 1.5 倍。

插入元素的时候，如果不是插入到最后，那么需要先将位于插入位置及其后面的元素后移，腾出位置，然后将 hash 和键值对插入到 mHashes 和 mArray 的相应位置。

得到 index 使用的是 indexOfNull() 和 indexOf 方法：

indexOfNull()

    int indexOfNull() {final int N = mSize;// 当前集合为空，返回if (N == 0) {return ~0;}// 二分查找，找到 mHashes 数组中元素为 0 的索引，不存在返回一个负数int index = binarySearchHashes(mHashes, N, 0);// 找到的 index 小于 0，说明之前没有存储过 null，直接返回 indexif (index < 0) {return index;}// 根据 index 找到 mArray 中的对应 key，如果该 key 为 null，说明 index 有效，返回 indexif (null == mArray[index<<1]) {return index;}// 下面两个循环是在出现 hash 冲突的时候，从左右两边寻找其他 hash 值相同的元素，看下是否有相同的元素int end;for (end = index + 1; end < N && mHashes[end] == 0; end++) {if (null == mArray[end << 1]) return end;}for (int i = index - 1; i >= 0 && mHashes[i] == 0; i--) {if (null == mArray[i << 1]) return i;}// 找不到相同的元素，说明 null 是新的元素，返回一个负数，指示 null 的存放位置return ~end;}

indexOf

    int indexOf(Object key, int hash) {final int N = mSize;// 当前集合为空，返回if (N == 0) {return ~0;}// 二分查找，找到 mHashes 数组中元素为 hash 的索引，不存在返回一个负数int index = binarySearchHashes(mHashes, N, hash);// 找到的 index 小于 0，说明之前没有存储过该 hash，直接返回 indexif (index < 0) {return index;}// 根据 index 找到 mArray 中的对应 key，如果该 key 相同，说明存在相同元素，返回 indexif (key.equals(mArray[index<<1])) {return index;}// 下面两个循环是在出现 hash 冲突的时候，从左右两边寻找其他 hash 值相同的元素，看下是否有相同的元素int end;for (end = index + 1; end < N && mHashes[end] == hash; end++) {if (key.equals(mArray[end << 1])) return end;}for (int i = index - 1; i >= 0 && mHashes[i] == hash; i--) {if (key.equals(mArray[i << 1])) return i;}// 找不到相同的元素，说明插入的是新元素，返回一个负数，指示新元素的存放位置return ~end;}

remove

    public V remove(Object key) {final int index = indexOfKey(key);if (index >= 0) {return removeAt(index);}return null;}

先找到 key 的 index，然后调用 removeAt 方法

    public V removeAt(int index) {final Object old = mArray[(index << 1) + 1];   // 保存旧的 valuefinal int osize = mSize;final int nsize;if (osize <= 1) {// 只有一个元素，删除后数组为空final int[] ohashes = mHashes;final Object[] oarray = mArray;mHashes = EmptyArray.INT;mArray = EmptyArray.OBJECT;freeArrays(ohashes, oarray, osize);nsize = 0;} else {nsize = osize - 1;// 当容量大于 8，并且键值对数量小于容量的 1/3 时if (mHashes.length > (BASE_SIZE*2) && mSize < mHashes.length/3) {// 键值对数量大于 8，n 为键值对数量的 1.5 倍// 键值对数量小于等于 8，n 为 8final int n = osize > (BASE_SIZE*2) ? (osize + (osize>>1)) : (BASE_SIZE*2);final int[] ohashes = mHashes;final Object[] oarray = mArray;// 收缩数组allocArrays(n);if (CONCURRENT_MODIFICATION_EXCEPTIONS && osize != mSize) {throw new ConcurrentModificationException();}// 将元素复制到新数组上if (index > 0) {System.arraycopy(ohashes, 0, mHashes, 0, index);System.arraycopy(oarray, 0, mArray, 0, index << 1);}if (index < nsize) {System.arraycopy(ohashes, index + 1, mHashes, index, nsize - index);System.arraycopy(oarray, (index + 1) << 1, mArray, index << 1,(nsize - index) << 1);}} else {if (index < nsize) {System.arraycopy(mHashes, index + 1, mHashes, index, nsize - index);System.arraycopy(mArray, (index + 1) << 1, mArray, index << 1,(nsize - index) << 1);}// 将就的键值对置空mArray[nsize << 1] = null;mArray[(nsize << 1) + 1] = null;}}if (CONCURRENT_MODIFICATION_EXCEPTIONS && osize != mSize) {throw new ConcurrentModificationException();}// 更新键值对数量，并返回旧 valuemSize = nsize;return (V)old;}

在删除元素后，如果发现当前容量大于 8，并且剩余的键值对数量小于容量的 1/3 时，将收缩数组，如果键值对数量小于等于 8，那么新数组长度为 8；如果键值对数量大于 8，那么新数组长度为键值对数量的 1.5 倍。

get

    public V get(Object key) {final int index = indexOfKey(key);return index >= 0 ? (V)mArray[(index<<1)+1] : null;}

它的 get 方法比较简单，得到 key 的 hash 在 mHashes 的 index 后，如果 index 大于等于 0，通过索引可以直接从 mArray 数组得到 value。如果 index 小于 0，说明不存在该元素，返回 null。

参考

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