OpenHarmony 3.1 Beta版本關鍵特性解析——ArkUI開發(fā)框架容器類API的介紹與使用

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 ArkUI 開發(fā)框架中，容器類采用了類似靜態(tài)的語言來實現(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上剪除冗余分支，保證了數(shù)據(jù)的高效訪問，提升了應用的性能。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 API 的使用。

容器類API介紹

在 ArkUI 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。

1.1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，實現(xiàn)了運行時（Runtime）通過一條指令就可以完成增刪改查等操作。

1.1.1 ArrayList

ArrayList 即動態(tài)數(shù)組，可用來構造全局的數(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 API 如下：

1.1.2 Vector

Vector 是指連續(xù)存儲結構，可用來構造全局的數(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 API 如下：

1.1.3 List

List 可用來構造一個單向鏈表對象，即只能通過頭結點開始訪問到尾節(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 API 如下：

1.1.4 LinkedList

LinkedList 可用來構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 API 如下：

1.1.5 Queue

Queue 可用來構造隊列對象，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 API 如下：

1.1.6 Deque

Deque 可用來構造雙端隊列對象，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 API 如下：

1.1.7 Stack

Stack 可用來構造棧對象，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 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。

1.2.1 HashMap

HashMap 可用來存儲具有關聯(lián)關系的 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 API 如下：

1.2.2 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 API 如下：

1.2.3 TreeMap

TreeMap 可用來存儲具有關聯(lián)關系的 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地找到鍵值對。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)，可以進行快速地插入和刪除。TreeMap 進行增、刪、改、查操作的相關 API 如下：

1.2.4 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地找到該 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)，可以進行快速地插入和刪除。TreeSet 進行增、刪、改、查操作的相關 API 如下：

1.2.5 LightWeightMap

LigthWeightMap 可用來存儲具有關聯(lián)關系的 key-value 鍵值對集合，存儲元素中 key 是唯一的，每個 key 會對應一個 value 值。LigthWeightMap 依據(jù)泛型定義，采用更加輕量級的結構，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 API 如下：

1.2.6 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構，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 API 如下：

1.2.7 PlainArray

PlainArray 可用來存儲具有關聯(lián)關系的鍵值對集合，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 會對應一個 value 值，類型依據(jù)泛型的定義，PlainArray 采用更加輕量級的結構，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 API 如下：

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 接口加載對應的容器類。ArrayList 在引擎中會初始化 Constructor 以及 Prototype 并返回，最后應用側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 進入引擎得到對應的 arraylist 對象，然后可以通過 add 接口向對象中添加元素，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。

2.3 容器類對象模型

在 ArkUI 開發(fā)框架中，構造容器類對象模型的流程如下圖所示，在運行時禁止再向對象上添加 Properties 屬性，ArrayList 借用對象模型中的 elements 位置存儲元素。

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)

2.4 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。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，包括導入模塊、增加元素、訪問元素及修改等操作：

// ArrayListimport ArrayList from '@ohos.util.ArrayList' // 導入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)出更多高性能的應用。

審核編輯 ：李倩