SparseArray替代HashMap来提高性能

SparseArray是 Android框架独有的类，在标准的JDK中不存在这个类。它要比 HashMap 节省内存，某些情况下比HashMap性能更好，按照官方问答的解释，主要是因为SparseArray不需要对key和value进行auto- boxing（将原始类型封装为对象类型，比如把int类型封装成Integer类型），结构比HashMap简单（SparseArray内部主要使用 两个一维数组来保存数据，一个用来存key，一个用来存value）不需要额外的额外的数据结构（主要是针对HashMap中的HashMapEntry 而言的）。是骡子是马得拉出来遛遛，下面我们就通过几段程序来证明SparseArray在各方面表现如何，下面的试验结果时在我的Hike X1（Android 4.2.2）手机上运行得出的。

代码1：

int MAX = 100000;    long start = System.currentTimeMillis();   HashMap<Integer, String> hash = new HashMap<Integer, String>();    for (int i = 0; i < MAX; i++) {           hash.put(i, String.valueOf(i));    }    long ts = System.currentTimeMillis() - start;

代码2：

int MAX = 100000;    long start = System.currentTimeMillis();   SparseArray<String> sparse = new SparseArray<String>();   for (int i = 0; i < MAX; i++) {            sparse.put(i, String.valueOf(i));    }    long ts = System.currentTimeMillis() - start;

我们分别在long start处和long ts处设置断点，然后通过DDMS工具查看内存使用情况。

代码1中，我们使用HashMap来创建100000条数据，开始创建前的系统内存情况为：

创建HashMap之后，应用内存情况为： 可见创建HashMap用去约 13.2M内存。

再看 代码2，同样是创建100000条数据，我们用SparseArray来试试，开始创建前的内存使用情况为：

创建SparseArray之后的情况： 创建SparseArray共用去 8.626M内存。

可见使用 SparseArray 的确比 HashMap 节省内存，大概节省 35%左右的内存。

我们再比较一下插入数据的效率如何，我们在加两段代码（主要就是把插入顺序变换一下，从大到小插入）：

代码3：

int MAX = 100000;    long start = System.currentTimeMillis();   HashMap<Integer, String> hash = new HashMap<Integer, String>();   for (int i = 0; i < MAX; i++) {            hash.put(MAX - i -1, String.valueOf(i));   }   long ts = System.currentTimeMillis() - start;

代码4：

int MAX = 100000;   long start = System.currentTimeMillis();   SparseArray<String> sparse = new SparseArray<String>();    for (int i = 0; i < MAX; i++) {           sparse.put(MAX - i -1, String.valueOf(i));   }    long ts = System.currentTimeMillis() - start;

我们分别把这4代码分别运行5次，对比一下ts的时间（单位毫秒）：

通过结果我们看出，在正序插入数据时候，SparseArray比HashMap要快一些；HashMap不管是倒序还是正序开销几乎是一样的；但是SparseArray的倒序插入要比正序插入要慢10倍以上，这时为什么呢？我们再看下面一段代码：

代码5：

SparseArray<String> sparse = new SparseArray<String>(3); sparse.put(1, "s1");   sparse.put(3, "s3");   sparse.put(2, "s2");

我们在Eclipse的debug模式中，看Variables窗口,如图：

及时我们是按照1,3,2的顺序排列的，但是在SparseArray内部还是按照正序排列的，这时因为SparseArray在检索数据的时候使用的是二分查找，所以每次插入新数据的时候SparseArray都需要重新排序，所以代码4中，逆序是最差情况。

下面我们在简单看下检索情况：

代码5：

long start4search = System.currentTimeMillis();   for (int i = 0; i < MAX; i++) {            hash.get(33333); //针对固定值检索    }    long end4search = System.currentTimeMillis() - start4search;

代码6:

long start4search = System.currentTimeMillis();   for (int i = 0; i < MAX; i++) {            hash.get(i); //顺序检索    }    long end4search = System.currentTimeMillis() - start4search;

代码7:

long start4search = System.currentTimeMillis();    for (int i = 0; i < MAX; i++) {            sparse.get(33333); //针对固定值检索    }   long end4search = System.currentTimeMillis() - start4search;

代码8:

long start4search = System.currentTimeMillis();   for (int i = 0; i < MAX; i++) {            sparse.get(i); //顺序检索    }    long end4search = System.currentTimeMillis() - start4search;

表1：

代码9，我们试一些离散的数据。

//使用Foo为了避免由原始类型被自动封装（auto-boxing，比如把int类型自动转存Integer对象类型）造成的干扰。  class FOO{      Integer objKey;      int intKey;  }  ...  int MAX = 100000;    HashMap<Integer, String> hash = new HashMap<Integer, String>();  SparseArray<String> sparse = new SparseArray<String>();    for (int i = 0; i < MAX; i++) {      hash.put(i, String.valueOf(i));      sparse.put(i, String.valueOf(i));  }    List<FOO> keylist4search = new ArrayList<FOO>();  for (int i = 0; i < MAX; i++) {      FOO f = new FOO();      f.intKey = i;      f.objKey = Integer.valueOf(i);      keylist4search.add(f);  }    long start4search = System.currentTimeMillis();  for (int i = 0; i < MAX; i++) {      hash.get(keylist4search.get(i).objKey);  }  long end4searchHash = System.currentTimeMillis() - start4search;    long start4search2 = System.currentTimeMillis();  for (int i = 0; i < MAX; i++) {      sparse.get(keylist4search.get(i).intKey);  }  long end4searchSparse = System.currentTimeMillis() - start4search2;

代码9,运行5次之后的结果如下：

表2:

从上面两个表中我们可以看出，当SparseArray中存在需要检索的下标时，SparseArray的性能略胜一筹（表1）。但是当检索的下标 比较离散时，SparseArray需要使用多次二分检索，性能显然比hash检索方式要慢一些了（表2），但是按照官方文档的说法性能差异不是很大，不 超过50%（ For containers holding up to hundreds of items, the performance difference is not significant, less than 50%.）

总体而言，在Android这种内存比CPU更金贵的系统中，能经济地使用内存还是上策，何况SparseArray在其他方面的表现也不算差（另外，SparseArray删除数据的时候也做了优化——使用了延迟整理数组的方法，可参考官方文档SparseArray，读者可以自行把代码9中的hash.get和sparse.get改成hash.remove和sparse.delete试试，你会发现二者的性能相差无几）。而且，使用SparseArray代替HashMap也是官方推荐的做法，在Eclipse中也会提示你优先使用SparseArray，如图：

另外，我们还可以用 LongSparseArray来替代HashMap。SparseBooleanArray来替代HashMap。