性能优化总结-数据结构优化

     对于性能优化,主要是从这几个方面进行探讨:数据结构,启动速度,布局,电量和网络,apk的大小等。本文从数据结构的角度进行举例:

1.学习数据结构优化的必要性:

     在我们开发过程中,选好一个合适的数据结构或者说一个数据容器是尤其重要的,根据其优点,规避其缺点。比如ArrayList的优点是取元素快,但是存(这里指代替换某个元素)或者删除则效率并不高。所以当一个功能替换某个元素频繁或者删除某个元素频繁时候,则显然不是一个好的选择。一款app除了要有令人惊叹的功能和令人发指的交互之外,在性能上也应该追求丝滑的要求,这样才能更好地提高用户体验。但是如何更好的理解或者说自己能写出一个好的算法,则取决于我们对各个容器的特定认识。并且这个东西一天两天是讲不清楚的,还需要长久的去刷题,去练习。这里提供一个刷题网站。-----------leetcode.  相信每天刷几道,将会收获很多。

本文将从这几个点进行分析:ArrayList,LinkedList,HashMap,SparseArray,ArrayMap

首先我们从ArrayList看起:

它是一个线性数据结构,并且又是一个顺序表。它的特点是:

优点:它在物理上(内存)连续,所以查找元素快。

缺点:删除和增加元素需要大量移动元素。增删慢。

比如:(ArrayList内部实际上是一个数组)一个数组:int[] elementData.   如何能准确获取elementData数组的第i个元素呢?因为我们知道内存是连续的。elementData占四个字节,假设elementData的内存地址是0xfaff456 则第i的元素为:0xfaff456+I*4.

那如何解决这个缺点呢?这里就有一个LinkedList:

LinkedList是个什么?它是一个链表结构的容器。

优点:空间不连续,逻辑上连续,删除增加元素快

缺点:物理上不连续,查找要轮询。查找慢。

LinkedList是一个双链表,内部有一个指向下一个节点和一个指向上一个节点的指针( 如果第一个指向最后一个元素 最后一个指向第一个节点:形成了环,就是环形链表),为什么说它删除添加元素快呢?如下图:

所以LinkedList不需要去重新移动元素(直接挪动指针),从而让添加和删除元素性能得到提高,但是获取元素就只能去遍历了(内存不是连续的)。

现在纠结一个问题,有没有一种数据结构能同时包含上面两种优点呢:HashMap

现在在面试上HashMap是面试大概率是会问的,所以在这里我们来探究一下HashMap.

HashMap是由什么构成的呢?

在1.7版本之前,是由数组+链表构成的。

在1.8版本之后,是由数组+链表+红黑树组成的。

看一下HashMap是如何存放数据的:

存放:

         先计算hash的值,根据hash的值找到数组位置(下标),再往链表中添加元素。 

      (源码里:h & (length-1)源码里) ==     hashCode % length  = 下标的位置: 这两个公式其实是相等的。

         纠结:为什么源码要用位运算,因为位运算效率是更高的。

         hash碰撞:当存入的两个key值计算的hash是相同的,则就产生了hash碰撞,所以引入了链表解决hash碰撞。

查找: 

        先计算key的hash的值,根据hash值找到数组位置,再进行遍历数组,找到对应的元素。

删除:

         先计算key的hash的值  ,根据hash值找到数组位置,再从遍历的链表中删除节点。

HashMap 的扩容(请看源码):

        加载因子:Default_load_factory = 0.75;

        阈值:0.75 * 16 = 12;

        hash 的元素大于12的时候就扩容。超过百分之75容量的时候就扩容

源码中有一个加载因子默认是0.75,则其阈值位0.75 * 16 = 12 ,也就是说,当HashMap的元素个数大于12的时候就进行扩容,这里有一个标准,就是扩容的大小是2的次幂。

扩容的意义:(默认的hashMap的大小 == 16)

数学家研究发现在0.6~0.75最合适,因为避免hash值总是计算相同,这样很多元素都放在了一个链表中,这样形成了单链表,很显然这样会影响性能,这样扩容是为了避免冲突成单链表.

纠结一个问题,扩容肯定是会影响性能的。因为在扩容的时候,原本长度变了,所以hash值就变了,原本的元素都要重新进行计算,则就影响了性能。 那么hashMap是如何进行初始化的,为了节省内存,hashmap的初始化操作是在put中进行的(在用到的时候才真正初始化hash表,不用的时候就不初始化了);

那么为什么HashMap是2的次幂呢?

       是为了这个运算  h& (length-1)

如果是length = 16  则16-1:    二进制为1111

如果不是2的次幂,如果是length = 10呢? 10-1:二进制1001

现在有一个hash值为6 二进制为110

现在有一个hash值为7 二进制为111

现在6对length =  16求模运算:   现在6对length = 10求模运算:

  110.                                              110

1111                                             1001

结果:0110                                结果:0000

现在7对length =  16求模运算:    现在7对length = 10求模运算: 

  111                                                  111

1111                                                1001

结果:0111                              结果: 0001

可以看出:只有最高位和最低为有用,如果都是1,则四位都可以得到不一样的值,所以更可以大的避免hash碰撞,从这个细节上来说又进行优化了一次。

在前面可以看到我们因为只有75%的空间可以使用,但是浪费了25%,我们还有什么数据结构对这个空间进行优化了吗?

Android量身定制:sparseArray;



sparseArray :

                      双数组结构。 一个数组存key,一个存value。但是key值只能存放int型的数据。内部采用了二分查找的方法.

    增加:

                      根据key值进行二分查找,找到可以添加元素的位置,然后插入数据并移动数据

    查找:

                       根据key值进行二分查找,找到数组下标,取出对应的value值

    删除:

                        根据key值进行二分查找,  找到数组下标, 然后将value数组上的元素标记为delete,并不是真的删除,等下次再有有效的元素直接                     添加进来,不用进行移动数据.   

但是这个容器也是有缺点的因为key只能放入int型的数据。

ArrayMap:   任意类型的key

      hashmap + sparseMap.

这个也是有hash冲突的,因为key值也要进行hash计算,当有hash冲突的时候,则直接进行添加到第二个位置,比如在1的下标处有一个节点了,则直接追加到2的位置。

       可以看到数据优化对于我们的程序是非常重要的,选择合适的数据结构或者算法,对于程序的流畅度体验是不一样的。但是数据结构绝不仅限此文,还有很多都要去学去练,我们从Arraylist一直到ArrayMap,看它们的演变过程,是一直在优化的路上。所以优化是不会停止的,只有更好。

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 212,185评论 6 493
  • 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 90,445评论 3 385
  • 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 157,684评论 0 348
  • 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 56,564评论 1 284
  • 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 65,681评论 6 386
  • 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 49,874评论 1 290
  • 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 39,025评论 3 408
  • 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 37,761评论 0 268
  • 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 44,217评论 1 303
  • 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 36,545评论 2 327
  • 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 38,694评论 1 341
  • 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 34,351评论 4 332
  • 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 39,988评论 3 315
  • 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 30,778评论 0 21
  • 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 32,007评论 1 266
  • 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 46,427评论 2 360
  • 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 43,580评论 2 349