作者：liuxin，華為高級工程師

容器類，顧名思義就是存儲的類，用于存儲各種數(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。在方舟開發(fā)框架中，容器類采用了類似靜態(tài)語言的方式來實現(xiàn)，并通過NAPI框架對外提供。通過對存儲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，我們將為大家介紹方舟開發(fā)框架中容器類的各種類型以及相關(guān)API的使用。

一、容器類API介紹

在方舟開發(fā)框架中，提供了線性和非線性兩類容器類，共14種，每種容器都有自身的特性及使用場景。下面，我們將為大家一一道來。

1線性容器類

線性容器類底層主要通過數(shù)組實現(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，運行時(Runtime)通過一條字節(jié)碼指令就可以完成增刪改查等操作。

1. ArrayList

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

2. Vector

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

由于Vector擴容速度高于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及容錯機制，滿足用戶不同場景下的需求。Vector進行增、刪、改、查操作的相關(guān)API如下：

3. List

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

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

4. LinkedList

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

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

5. Queue

Queue可用來構(gòu)造隊列對象，存儲元素遵循先進先出的規(guī)則。Queue依據(jù)泛型定義，要求存儲位置是一片連續(xù)的內(nèi)存空間，初始容量大小為8，并支持動態(tài)擴容，每次擴容大小為原始容量的2倍。Queue底層采用循環(huán)隊列實現(xiàn)，入隊及出隊操作效率都比較高。Queue進行增、刪、改、查操作的相關(guān)API如下：

6. Deque

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

7. Stack

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

2非線性容器類

非線性容器類底層通過hash或者紅黑樹實現(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標準。

1. HashMap

HashMap可用來存儲具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的key-value鍵值對集合，存儲元素中key是唯一的，每個key會對應(yīng)一個value值。HashMap依據(jù)泛型定義，集合中通過key的hash值確定其存儲位置，從而快速找到鍵值對。HashMap的初始容量大小為16，并支持動態(tài)擴容，每次擴容大小為原始容量的2倍。HashMap底層基于HashTable實現(xiàn)，沖突策略采用鏈地址法。HashMap進行增、刪、改、查操作的相關(guān)API如下：

2. HashSet

HashSet可用來存儲一系列值的集合，存儲元素中value是唯一的。依據(jù)泛型定義。集合中通過value的hash值確定其存儲位置，從而快速找到該值。HashSet初始容量大小為16，支持動態(tài)擴容，每次擴容大小為原始容量的2倍。value的類型滿足ECMA標準中要求的類型。HashSet底層基于HashTable實現(xiàn)，沖突策略采用鏈地址法。HashSet進行增、刪、改、查操作的相關(guān)API如下：

3. TreeMap

TreeMap可用來存儲具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的key-value鍵值對集合，存儲元素中key是唯一的，每個key會對應(yīng)一個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的找到鍵值對。key的類型滿足ECMA標準中要求的類型。TreeMap中的鍵值是有序存儲的。TreeMap底層基于紅黑樹實現(xiàn)，可以進行快速的插入和刪除。TreeMap進行增、刪、改、查操作的相關(guān)API如下：

4. TreeSet

TreeSet可用來存儲一系列值的集合，存儲元素中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的找到該value值，value的類型滿足ECMA標準中要求的類型。TreeSet中的值是有序存儲的。TreeSet底層基于紅黑樹實現(xiàn)，可以進行快速的插入和刪除。TreeSet進行增、刪、改、查操作的相關(guān)API如下：

5. LightWeightMap

LigthWeightMap可用來存儲具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的key-value鍵值對集合，存儲元素中key是唯一的，每個key會對應(yīng)一個value值。LigthWeightMap依據(jù)泛型定義，采用更加輕量級的結(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，通過一個數(shù)組存儲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標準中要求的類型。

初始默認容量大小為8，每次擴容大小為原始容量的2倍。LigthWeightMap底層標識唯一key通過hash實現(xiàn)，其沖突策略為線性探測法，查找策略基于二分查找法。LigthWeightMap進行增、刪、改、查操作的相關(guān)API如下：

6. LightWeightSet

LigthWeightSet可用來存儲一系列值的集合，存儲元素中value是唯一的。LigthWeightSet依據(jù)泛型定義，采用更加輕量級的結(jié)構(gòu)，初始默認容量大小為8，每次擴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，通過一個數(shù)組存儲hash值，然后映射到其他數(shù)組中的value值，value的類型滿足ECMA標準中要求的類型。

LigthWeightSet底層標識唯一value基于hash實現(xiàn)，其沖突策略為線性探測法，查找策略基于二分查找法。LigthWeightSet進行增、刪、改、查操作的相關(guān)API如下：

7. PlainArray

PlainArray可用來存儲具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的鍵值對集合，存儲元素中key是唯一的，并且對于PlainArray來說，其key的類型為number類型。每個key會對應(yīng)一個value值，類型依據(jù)泛型的定義，PlainArray采用更加輕量級的結(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。

初始默認容量大小為16，每次擴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進行增、刪、改、查操作的相關(guān)API如下：

二、容器類的實現(xiàn)

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

1容器類初始化

在方舟開發(fā)框架中，通過NAPI的統(tǒng)一框架對外層提供容器類。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，會通過ArkPrivate.Load接口加載對應(yīng)的容器類。ArrayList在引擎中會初始化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。

圖1 容器類初始化流程

2容器類接口調(diào)用

在方舟開發(fā)框架中，容器類API的調(diào)用流程如圖2所示，用戶先通過new ArrayList進入引擎得到對應(yīng)的arraylist對象，然后可以通過add接口向?qū)ο笾刑砑釉?，元素最終會添加到一片和該arraylist綁定的內(nèi)存空間?？梢酝ㄟ^[]操作符進行元素獲取，對于容器類而言，引擎會直接通過快速路徑訪問到元素存儲位置，返回該值。

圖2 容器類API的調(diào)用流程

3容器類對象模型

在方舟開發(fā)框架中，構(gòu)造容器類對象模型的流程如下圖所示，在運行時禁止再向?qū)ο笊咸砑覲roperties屬性，ArrayList借用對象模型中的elements位置存儲元素。

圖3 容器類對象模型的構(gòu)造流程

實現(xiàn)說明：通過elements存儲數(shù)組元素，Length為數(shù)組中元素個數(shù)，數(shù)組Capatity可以通過elements的長度獲取。

擴容策略：ArrayList –> 1.5倍

初始分配容量：ArrayList -> 10

(注：TS中的實現(xiàn)，擴容策略及初始分配容量不感知)

4攔截器處理

攔截器處理，是指通過禁止掉一些影響對象行為的操作，比如delete、setPrototype等，在運行時(Runtime)維護一個高效的容器類對象。如圖4所示，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。

圖4 攔截器處理

三、容器類API的使用

通過上文的介紹，相信大家對容器類已經(jīng)有了比較深刻的認識。那么，我們怎么使用容器類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

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

原文標題：HarmonyOS 方舟開發(fā)框架容器類API的介紹與使用

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審核編輯：湯梓紅