容器類，顧名思義就是存儲(chǔ)的類，用于存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)類型的元素，并具備一系列處理數(shù)據(jù)元素的方法。在 ArkUI 開發(fā)框架中，容器類采用了類似靜態(tài)的語言來實(shí)現(xiàn)，并通過 NAPI 框架對(duì)外提供。通過對(duì)存儲(chǔ)位置以及屬性的限制，讓每種類型的數(shù)據(jù)都能在完成自身功能的基礎(chǔ)上剪除冗余分支，保證了數(shù)據(jù)的高效訪問，提升了應(yīng)用的性能。本期，我們將為大家介紹 ArkUI 開發(fā)框架中容器類的各種類型以及相關(guān) API 的使用。

容器類API介紹

1.1線性容器類

線性容器類底層主要通過數(shù)組實(shí)現(xiàn)，包括 ArrayList、Vector、List、LinkedList、Deque、Queue、Stack 七種。線性容器類 API，充分考慮了數(shù)據(jù)訪問的速度，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行時(shí)（Runtime）通過一條指令就可以完成增刪改查等操作。

1.1.1 ArrayList

ArrayList 即動(dòng)態(tài)數(shù)組，可用來構(gòu)造全局的數(shù)組對(duì)象。ArrayList 依據(jù)泛型定義，要求存儲(chǔ)位置是一片連續(xù)的內(nèi)存空間，初始容量大小為 10，并支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，每次擴(kuò)容大小為原始容量的 1.5 倍。ArrayList 進(jìn)行增、刪、改、查操作的相關(guān) API 如下：

1.1.2 Vector

Vector 是指連續(xù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，可用來構(gòu)造全局的數(shù)組對(duì)象。Vector 依據(jù)泛型定義，要求存儲(chǔ)位置是一片連續(xù)的內(nèi)存空間，初始容量大小為 10，并支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，每次擴(kuò)容大小為原始容量的2倍。

由于 Vector 擴(kuò)容速度高于 ArrayList，所以適用于數(shù)據(jù)添加比較頻繁的場景。Vector 在支持操作符訪問的基礎(chǔ)上，還增加了 get/set 接口，提供更為完善的校驗(yàn)及容錯(cuò)機(jī)制，滿足用戶不同場景下的需求。Vector 進(jìn)行增、刪、改、查操作的相關(guān) API 如下：

1.1.3 List

List 可用來構(gòu)造一個(gè)單向鏈表對(duì)象，即只能通過頭結(jié)點(diǎn)開始訪問到尾節(jié)點(diǎn)。List 依據(jù)泛型定義，在內(nèi)存中的存儲(chǔ)位置可以是不連續(xù)的。

可以通過 get/set 等接口對(duì)存儲(chǔ)的元素進(jìn)行修改，List 進(jìn)行增、刪、改、查操作的相關(guān) API 如下：

1.1.4 LinkedList

LinkedList 可用來構(gòu)造一個(gè)雙向鏈表對(duì)象，可以在某一節(jié)點(diǎn)向前或者向后遍歷 List。LinkedList 依據(jù)泛型定義，在內(nèi)存中的存儲(chǔ)位置可以是不連續(xù)的。

可以通過 get/set 等接口對(duì)存儲(chǔ)的元素進(jìn)行修改，LinkedList 進(jìn)行增、刪、改、查操作的相關(guān) API 如下：

1.1.5 Queue

Queue 可用來構(gòu)造隊(duì)列對(duì)象，存儲(chǔ)元素遵循先進(jìn)先出的規(guī)則。Queue 依據(jù)泛型定義，要求存儲(chǔ)位置是一片連續(xù)的內(nèi)存空間，初始容量大小為 8，并支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，每次擴(kuò)容大小為原始容量的 2 倍。Queue 底層采用循環(huán)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)，入隊(duì)及出隊(duì)操作效率都比較高。Queue 進(jìn)行增、刪、改、查操作的相關(guān) API 如下：

1.1.6 Deque

Deque 可用來構(gòu)造雙端隊(duì)列對(duì)象，存儲(chǔ)元素遵循先進(jìn)先出的規(guī)則，雙端隊(duì)列可以分別從對(duì)頭或者隊(duì)尾進(jìn)行訪問。Deque 依據(jù)泛型定義，要求存儲(chǔ)位置是一片連續(xù)的內(nèi)存空間，其初始容量大小為 8，并支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，每次擴(kuò)容大小為原始容量的 2 倍。Deque 底層采用循環(huán)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)，入隊(duì)及出隊(duì)操作效率都比較高。Deque 進(jìn)行增、刪、改、查操作的相關(guān) API 如下：

1.1.7 Stack

Stack 可用來構(gòu)造棧對(duì)象，存儲(chǔ)元素遵循后進(jìn)先出的規(guī)則。Stack 依據(jù)泛型定義，要求存儲(chǔ)位置是一片連續(xù)的內(nèi)存空間，初始容量大小為 8，并支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，每次擴(kuò)容大小為原始容量的 1.5 倍。Stack 底層基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)，入棧出棧均從數(shù)組的一端操作，Stack 進(jìn)行增、刪、改、查操作的相關(guān) API 如下：

1.2非線性容器類

非線性容器類底層通過 hash 或者紅黑樹實(shí)現(xiàn)，包括 HashMap、HashSet、TreeMap、TreeSet、LightWeightMap、LightWeightSet、PlainArray 七種。非線性容器類中的 key 及 value 的類型均滿足 ECMA 標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.1 HashMap

HashMap 可用來存儲(chǔ)具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的 key-value 鍵值對(duì)集合，存儲(chǔ)元素中 key 是唯一的，每個(gè) key 會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè) value 值。HashMap 依據(jù)泛型定義，集合中通過 key 的 hash 值確定其存儲(chǔ)位置，從而快速找到鍵值對(duì)。HashMap 的初始容量大小為 16，并支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，每次擴(kuò)容大小為原始容量的 2 倍。HashMap 底層基于 HashTable 實(shí)現(xiàn)，沖突策略采用鏈地址法。HashMap 進(jìn)行增、刪、改、查操作的相關(guān) API 如下：

1.2.2 HashSet

HashSet 可用來存儲(chǔ)一系列值的集合，存儲(chǔ)元素中 value 是唯一的。依據(jù)泛型定義。集合中通過 value 的 hash 值確定其存儲(chǔ)位置，從而快速找到該值。HashSet 初始容量大小為 16，支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，每次擴(kuò)容大小為原始容量的 2 倍。value 的類型滿足 ECMA 標(biāo)準(zhǔn)中要求的類型。HashSet 底層基于 HashTable 實(shí)現(xiàn)，沖突策略采用鏈地址法。HashSet 進(jìn)行增、刪、改、查操作的相關(guān) API 如下：

1.2.3 TreeMap

TreeMap 可用來存儲(chǔ)具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的 key-value 鍵值對(duì)集合，存儲(chǔ)元素中 key 是唯一的，每個(gè) key 會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè) value 值。TreeMap 依據(jù)泛型定義，集合中的 key 值是有序的，TreeMap 的底層是一棵二叉樹，可以通過樹的二叉查找快速地找到鍵值對(duì)。key 的類型滿足 ECMA 標(biāo)準(zhǔn)中要求的類型。TreeMap 中的鍵值是有序存儲(chǔ)的。TreeMap 底層基于紅黑樹實(shí)現(xiàn)，可以進(jìn)行快速地插入和刪除。TreeMap 進(jìn)行增、刪、改、查操作的相關(guān) API 如下：

1.2.4 TreeSet

TreeSet 可用來存儲(chǔ)一系列值的集合，存儲(chǔ)元素中 value 是唯一的。TreeSet 依據(jù)泛型定義，集合中的 value 值是有序的，TreeSet 的底層是一棵二叉樹，可以通過樹的二叉查找快速地找到該 value 值，value 的類型滿足 ECMA 標(biāo)準(zhǔn)中要求的類型。TreeSet 中的值是有序存儲(chǔ)的。TreeSet 底層基于紅黑樹實(shí)現(xiàn)，可以進(jìn)行快速地插入和刪除。TreeSet 進(jìn)行增、刪、改、查操作的相關(guān) API 如下：

1.2.5 LightWeightMap

LigthWeightMap 可用來存儲(chǔ)具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的 key-value 鍵值對(duì)集合，存儲(chǔ)元素中 key 是唯一的，每個(gè) key 會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè) value 值。LigthWeightMap 依據(jù)泛型定義，采用更加輕量級(jí)的結(jié)構(gòu)，集合中的 key 值的查找依賴于 hash 值以及二分查找算法，通過一個(gè)數(shù)組存儲(chǔ) hash 值，然后映射到其他數(shù)組中的 key 值以及 value 值，key 的類型滿足 ECMA 標(biāo)準(zhǔn)中要求的類型。

初始默認(rèn)容量大小為 8，每次擴(kuò)容大小為原始容量的 2 倍。LigthWeightMap 底層標(biāo)識(shí)唯一 key 通過 hash 實(shí)現(xiàn)，其沖突策略為線性探測(cè)法，查找策略基于二分查找法。LigthWeightMap 進(jìn)行增、刪、改、查操作的相關(guān) API 如下：

1.2.6 LightWeightSet

LigthWeightSet 可用來存儲(chǔ)一系列值的集合，存儲(chǔ)元素中 value 是唯一的。LigthWeightSet 依據(jù)泛型定義，采用更加輕量級(jí)的結(jié)構(gòu)，初始默認(rèn)容量大小為 8，每次擴(kuò)容大小為原始容量的 2 倍。集合中的 value 值的查找依賴于 hash 以及二分查找算法，通過一個(gè)數(shù)組存儲(chǔ) hash 值，然后映射到其他數(shù)組中的 value 值，value 的類型滿足 ECMA 標(biāo)準(zhǔn)中要求的類型。

LigthWeightSet 底層標(biāo)識(shí)唯一 value 基于 hash 實(shí)現(xiàn)，其沖突策略為線性探測(cè)法，查找策略基于二分查找法。LigthWeightSet 進(jìn)行增、刪、改、查操作的相關(guān) API 如下：

1.2.7 PlainArray

PlainArray 可用來存儲(chǔ)具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的鍵值對(duì)集合，存儲(chǔ)元素中 key 是唯一的，并且對(duì)于 PlainArray 來說，其 key 的類型為 number 類型。每個(gè) key 會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè) value 值，類型依據(jù)泛型的定義，PlainArray 采用更加輕量級(jí)的結(jié)構(gòu)，集合中的 key 值的查找依賴于二分查找算法，然后映射到其他數(shù)組中的 value 值。

初始默認(rèn)容量大小為 16，每次擴(kuò)容大小為原始容量的 2 倍。PlainArray 的查找策略基于二分查找法。PlainArray 進(jìn)行增、刪、改、查操作的相關(guān) API 如下：

容器類的實(shí)現(xiàn)

下面我們將以 ArrayList 為例，為大家介紹，容器類的實(shí)現(xiàn)。包括容器類的初始化、容器類的接口調(diào)用、容器類對(duì)象模型的構(gòu)建以及攔截器處理。

2.1 容器類初始化

在 ArkUI 開發(fā)框架中，通過 NAPI 的統(tǒng)一框架對(duì)外層提供容器類。下面，我們將以 ArrayList 為例，介紹基于 NAPI 的容器類的加載。如下圖所示，是容器類初始化流程，在 NAPI 加載的過程中，會(huì)通過 ArkPrivate.Load 接口加載對(duì)應(yīng)的容器類。ArrayList 在引擎中會(huì)初始化 Constructor 以及 Prototype 并返回，最后應(yīng)用側(cè)可以獲得該容器類并使用。

2.2 容器類接口調(diào)用

在 ArkUI 開發(fā)框架中，容器類 API 的調(diào)用流程如下，用戶先通過 new ArrayList 進(jìn)入引擎得到對(duì)應(yīng)的 arraylist 對(duì)象，然后可以通過 add 接口向?qū)ο笾刑砑釉?，元素最終會(huì)添加到一片和該 arraylist 綁定的內(nèi)存空間。可以通過 [] 操作符進(jìn)行元素獲取，對(duì)于容器類而言，引擎會(huì)直接通過快速路徑訪問到元素存儲(chǔ)位置，返回該值。

2.3 容器類對(duì)象模型

在 ArkUI 開發(fā)框架中，構(gòu)造容器類對(duì)象模型的流程如下圖所示，在運(yùn)行時(shí)禁止再向?qū)ο笊咸砑?Properties 屬性，ArrayList 借用對(duì)象模型中的 elements 位置存儲(chǔ)元素。

實(shí)現(xiàn)說明：通過 elements 存儲(chǔ)數(shù)組元素，Length 為數(shù)組中元素個(gè)數(shù)，數(shù)組 Capatity 可以通過 elements 的長度獲取。

擴(kuò)容策略：ArrayList –> 1.5 倍

初始分配容量：ArrayList -> 10

（注：TS 中的實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)容策略及初始分配容量不感知)

2.4 攔截器處理

攔截器處理，是指通過禁止掉一些影響對(duì)象行為的操作，比如 delete、setPrototype 等，在運(yùn)行時(shí)（Runtime）維護(hù)一個(gè)高效的容器類對(duì)象。以 ArrayList 為例，ArkCompiler 內(nèi)部攔截的操作主要涉及 DeleteProperty、DefineProperty、GetProperty、SetPrototype、GetOwnPropertyKeys、HasProperty 等操作限制數(shù)組的 holy 添加，以及更改屬性的 attributes 等操作，保證了不需要做 JSArray 必須做的 holy 判斷、writable 判斷等操作。

容器類API的使用

通過上文的介紹，相信大家對(duì)容器類已經(jīng)有了比較深刻的認(rèn)識(shí)。那么，我們?cè)趺词褂萌萜黝?API 呢？本文列舉常用的典型容器的使用示例，包括導(dǎo)入模塊、增加元素、訪問元素及修改等操作：

// ArrayListimport ArrayList from '@ohos.util.ArrayList' // 導(dǎo)入ArrayList模塊let arrayList = new ArrayList();arrayList.add("a");arrayList.add(1);    // 增加元素print(arrayList[0]); // 訪問元素arrayList[0] = one"; // 修改元素print(arrayList[0]);
// Vectorimport Vector from '@ohos.util.Vector'  // 導(dǎo)入Vector模塊let vector = new Vector();vector.add("a");let b = [1, 2, 3];vector.add(b);vector.add(false); // 增加元素print(vector[0]);  // 訪問元素print(vector.getFirstElement()); // 訪問元素
// Dequeimport Deque from '@ohos.util.Deque'  // 導(dǎo)入Deque模塊let deque = new Deque;deque.insertFront("a");deque.insertFront(1); // 增加元素print(deque[0]);      // 訪問元素deque[0] = "one";     // 修改元素print(deque[0]);
// Stackimport Stack from '@ohos.util.Stack'  // 導(dǎo)入Stack模塊  let stack = new Stack();stack.push("a");stack.push(1);   // 增加元素print(stack[0]); // 訪問元素stack.pop();     // 彈出元素print(stack.length);
// Listimport List from '@ohos.util.List'  // 導(dǎo)入List模塊let list = new List;list.add("a");list.add(1);let b = [1, 2, 3];list.add(b);        // 增加元素print(list[0]);     // 訪問元素print(list.get(0)); // 訪問元素
// HashMapimport HashMap from '@ohos.util.HashMap'   // 導(dǎo)入HashMap模塊let hashMap = new HashMap();hashMap.set("a", 123);hashMap.set(4, 123);      // 增加元素print(hashMap.hasKey(4)); // 判斷是否含有某元素print(hashMap.get("a"));  // 訪問元素
// TreeMapimport TreeMap from '@ohos.util.TreeMap'   // 導(dǎo)入TreeMap模塊let treeMap = new TreeMap();treeMap.set("a", 123);treeMap.set("6", 356);           // 增加元素print(treeMap.get("a"));         // 訪問元素print(treeMap.getFirstKey("a")); // 訪問首元素print(treeMap.getLastKey("a"));  // 訪問尾元素
// LightWeightMapimport LightWeightMap from '@ohos.util.LightWeightMap' // 導(dǎo)入LightWeightMap模塊let lightWeightMap = new LightWeightMap();lightWeightMap.set("x", 123);lightWeightMap.set("8", 356);   // 增加元素print(lightWeightMap.get("a")); // 訪問元素print(lightWeightMap.get("x")); // 訪問元素print(lightWeightMap.getIndexOfKey("8")); // 訪問元素
// PlainArrayimport PlainArray from '@ohos.util.PlainArray'   // 導(dǎo)入PlainArray模塊let plainArray = new PlainArray();plainArray.add(1, "sdd");plainArray.add(2, "sff");      // 增加元素print(plainArray.get(1));      // 訪問元素print(plainArray.getKeyAt(1));//訪問元素

至此以上就是本期全部內(nèi)容，期待廣大開發(fā)者通過 ArkUI 開發(fā)框架的容器類開發(fā)出更多高性能的應(yīng)用。

審核編輯 ：李倩