Android开发问题随笔

最近整体过了一下项目的代码，发现一些小细节问题和小瑕疵比较多，这些问题大多具有一定的通性，随手记录一下。如果有人看到这篇文章，希望能对你有帮助。

Jetpack Collection vs Java Collection.

Map, Set等数据结构在项目中非常普遍的使用，很多情况下，这些数据结构需要存储的数据量都不大。

val map = mapOf<K, V>()
val set = setOf<k, V>()
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其实Android为这些存储少量的数据的集合做了专门的优化，并且从framework.jar剥离出来，放到Jetpack工具包中。这些优化主要在内存上，能够有效降低内存使用。以Java的HashMap为例，每条记录使用Map.Entry来记录。除了必要的 Node<K,V>[] table（hash桶）来管理数据，还有Set<Map.Entry<K,V>> entrySet这样的数据来提升易用性。在存储数据量比较少的情况下，这些额外的数据可能会比实际存储的数据占的内存还多。 Jetpack Collection中的ArrayMap和ArraySet等数据结构专门为这些小数据量的情况做了优化，去除了Entry这些辅助的类对象的开销。

现在简单说明一下ArrayMap的实现方式，ArrayMap使用两个数组来存储数据，一个是int[] hash，用来存储Key键的hash值，另外一个是Object[]用来存储Key和Value的值，并且在扩容的时候，表现的非常吝啬，因为ArrayMap扩容行为很便宜，只是数组的Copy，使用的系统函数System::arraycopy，但是HashMap如果要扩容，代价就要大得多。

这里有个点特别说明一下，int[] hash这个数组要保持有序，在有序的前提下，可以使用二分查找。问题是如何在不断新增数据的同时，如何保持有序呢？原来在新增数据的时候，要进行类似于插入排序的操作，所以ArrayMap的put操作的时间复杂度，其实是O(n)吗？因为需要把数组中大于当前hash值的所有元素都往后移动。例如，当前的int[] hash = {2, 5, 7, 9, 10}, 需要插入的Key的hash值是8，那么，9，10两个值需要往后移一位，然后在7后面设置为8。最后数组变为， int[] hash = {2, 5, 7, 8, 9, 10}。

所以插入操作的时间复杂度真的为O(n)吗，其实我觉得不一定，因为操作的是一块连续的内存，连续内存的操作可以使用memmove或者memcpy，插入hash值时候的可以做到O(1)，但有一个二分查找的过程，所以插入时间复杂度为O(lgn)。所以这种机制比较适合在小数据量的时候，因为HashMap的插入时间复杂度是O(1)，但是这个1代表的常量会比较大，在数据量较小的时候lg(n)会比这个1更有效。

其实还有另外一个角度来看这个问题，如果插入的时间复杂度真的为O(n)的话，就不用保持这个数组有序了，直接顺序一次遍历检查即可，并且少了保持数组有序的开销，所以System::arraycopy的时间复杂度必然为O(1)了。所以ArrayMap的插入操作的的时间复杂度为O(lgn)吗？其实我真也不确定，System::arraycopy其实是native函数实现的，需要去看一下Android的具体实现，Android的实现可能和Java的库实现也不一样。通用库函数的设计，函数具体实现方式其实是很难的一个权衡取舍，这个就不在这里说了。对于这个问题，我也不查源代码了，因为数据量很小，不用纠结这个问题。如果有人感兴趣，可以求证一下，留个评论。

大家还记得SparseArray这个类吗？原理是ArrayMap一样，只是Key只能为Int，使用原始类型int，避免Integer的装箱，进一步提升效率。

现在这个Jetpack的Collection在慢慢丰富了，现在已经有10几个类了，在合适的场合使用，可以有效提升程序内存使用率，知道这些类的实现机制之后，也可以避免在不合适的时候使用这些类。

善用用位操作

我看到代码里面有几处的代码大致是这样的。

class ItemDecorationHorizontalScroll(private val px: Int) : RecyclerView.ItemDecoration() {
    override fun getItemOffsets(outRect: Rect, itemPosition: Int, parent: RecyclerView) {
        outRect.left = px / 2
        outRect.top = px / 2
        outRect.right = px / 2
        outRect.bottom = px / 2
    }
}
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在这情况下，整数除法，而且除数是2，在这种情况下，可以使用位操作来提升效率。这些代码不是问题，更多的是一些更好的代码规范。代码可以改为:

class ItemDecorationHorizontalScroll(private val px: Int) : RecyclerView.ItemDecoration() {
    override fun getItemOffsets(outRect: Rect, itemPosition: Int, parent: RecyclerView) {
        outRect.left = px shr 1
        outRect.top = px shr 1
        outRect.right = px shr 1
        outRect.bottom = px shr 1
    }
}
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可能有些同学会这么觉得，这些位操作太受条件限制了，如果不是乘除2的幂次呢，是不是就不能用位运算了呢？其实吧，未必呢？例如，如下代码：

fun time(a: Int): Int {
    return a * 3
}
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现在是一个整数乘以3，不是2呢，也不是4，这个地方可以有办法来提升效率的吗？其实想的话，也是可以的。可以用一下的方法来。

fun time(a: Int): Int {
    return (a shr 1) + a
}
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通过一个位移操作和一个加法操作来达到乘3的目的，位移应该是有一个指令就可以做到，加法也比乘法要快得多。

然后呢，还有哪些场景下可以使用位操作呢？应用层面一个典型的场景是用一个32位的整数来标识32个状态，一个Int数值，每一位标识一个状态，如果为1，状态为true，反之为false。Android 中的Intent就用一个Int数值来标识Intent各种状态。用来标识Activity的launch mode就是通过这些位的组合来标识的。其他的暂时没想到。

延迟计算

这个是一个很常见，但是很少引起人的注意，因为很长时间内，代码都是这样的。后来函数式编程比较流行之后，延迟计算才慢慢引起人的注意。先来看一段代码：

LogUtils.d(TAG, "Load done, totalListSize: ${list.size}, resultListSize: ${resultList.size}, code: $code, msg: $msg, hasMore: $hasMore")
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这是一段常见的打Log的代码，也是从项目中直接拿出来的。在Debug版本中，会打出相应的信息，但是在Release的版本中，Log不会打出。原因是一般都会在函数中作做控制。一个可能的情况是用一个变量来控制。

fun d(tag: String, message: String) {
    if (DEBUG) {
        android.util.Log.d(tag, message)
    }
}
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如果DEBUG为false，虽然最终Log不会输出，但是已经产生了很多的无用功。Log Message已经被创建出来的，而且可以看到，有些情况下，代价还是不小的。有多个String被创建，如果类似的代码很多的话，还是会有不少不必要的开销的。

这种情况下，延迟计算就能派上用场了。如果能把Log Message的创建延迟到真正使用的时候，就可以了。如何做到呢？我们这样来定义函数：

fun d(tag: String, supplier: () -> String) {
    if (DEBUG) {
        Log.d(tag, supplier())
    }
}
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这样只有当真正使用的时候，才执行创建Log message。因为Java和Kotlin现在对函数式编程支持的很完善，语言本身已经定义了一些类，如Supplier，函数也可以写成如下的样子。

fun d(tag: String, Supplier<String> supplier) {
    if (DEBUG) {
        Log.d(tag, supplier.get())
    }
}
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调用的时候，相应的代码可以写成这样。

LogUtils.d(TAG) {
    "Load done, totalListSize: ${list.size}, resultListSize: ${resultList.size}, code: $code, msg: $msg, hasMore: $hasMore"
}
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当然，这个问题的终极解法方法应该是C/C++的宏定义，但是可惜Java/Kotlin并不支持。

延迟计算，其实在应用层应用非常广泛。假设有一个页面，有多个Tab，每个Tab有名称等相应的信息，还有一个Fragment与之相对于。但是只有当用户切换到相应的Tab时，Fragment才进行相应创建，这样可以提高效率。因为有可能用户不切换Tab就退出界面了。这种情况下，需要所有的Tab都要先创建出来，因为所有Tab的信息都要在开始的时候显示出来，但是对于的Fragment需要延迟创建。可能有其他更好的方法，但是一个比较合适的方式是代码如下写：

public class Tab {
    public String titleName;
    public Drawable drawable;
    // 其他的一些属性
    public Supplier<Fragment> action;
}
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通过Tab类，把Tab相关的信息都封装起来，这个是最大的好处，封装很完整，包括Fragment，但是Fragment并不立即创建，而是通过延迟化，到真正需要使用的时候才进行创建。

类似的延迟技术的使用很多，不再举其他例子了。

设置Collection的Capacity

先摘录一段代码，而且我相信，绝大多数的工程师写类似的代码都是这样写的。

fun newInstance(param: String?): ContentFragment {
    val fragment = ContentFragment()
    val args = Bundle()
    args.putString(ARG_PARAM, param)
    fragment.arguments = args
    return fragment
}
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看不出有什么问题吧，我感觉至少99%的工程师都是这样写的。首先这样的写法没有问题，至少很多Android的官方的Demo也是这样写的。但是如果理解这段代码究竟干了什么事情，我们其实会发现有更好的写法。首先，我们来看Bundle类，Bundle里面存储是Key-Value的数据，所以里面应该会包含一个Map，这个会是Kotlin函数mapOf<Key, Value>()返回的HashMap吗？如果你看了本篇文章的第一节就会知道，Bundle是用来存储很少量的数据，绝大多数情况下，数据量是小于5的。所以Bundle内部其实是一个ArrayMap。

ArrayMap初始化的Capacity是多少呢，初始化为0。所以一开始进行put的时候，就会进行扩容，第一次是扩充Capacity为4。然后呢，其实我们只是需要Capacity为1，我们浪费了3。其实浪费的不是3，而是9。为什么呢，原因就是第一节所说的，ArrayMap里面有两个数组，一个是hash值的数组，另外一个是key和value的数组，没错，key和value是存在同一个数组里面的。所以当Capacity = 4的情况下，第一个数组长度为4，第二个数组是8。如果put了一个key-value的情况下，第一个数组被用了1，第二个数组被用了2，总共浪费的空间为(4-1) + (8-2) = 9。浪费的空间竟然比实际使用的空间还要多。

如果这个Bundle会存5个数据呢，在放入第5个数据时候，ArrayMap又会进行扩容，然后有会造成空间的浪费。

如果一开始你知道会有多少数据的话，就直接把Capacity设置好，这样是不是会更好呢。不会有扩容的性能浪费，也不会有空间的浪费。

是不是有人会说，其实我早就不这样写代码了，Kotlin其实提供了一个函数叫bundleOf()，上面的代码可以写成这样。

fun newInstance(param: String?): ContentFragment {
    val fragment = ContentFragment()
    fragment.arguments = bundleOf(ARG_PARAM to param)
    return fragment
}
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诚然，Kotlin的bundleOf函数里面也考虑了Capacity的问题。直接会设置正确的值。但是这个问题不是ArrayMap才会有的问题，在最经常用的ArrayList也会有同样的问题。所以我们在使用Collection的时候，如果我们知道具体的包含的数量，提前设置是个好主意。如果不是完全确定，但是大致知道范围，其实也可以帮助我们选择合适的值，至少最大程度的减少扩容造成的开销。

另外，bundleOf()这个函数好是好，但是平白无故的生成了原本不该被创建的Pair对象，然后又多了一次函数调用开销。

好吧，我感觉我是想多了。但是，我感觉上面的代码还有一个小问题，我们合在下一节继续讲。

滥用Kotlin语言特性

1. 扩展函数的滥用

先来看一段代码，代码里面使用了一些Kotlin的语言特性。

override fun onUpdateView(b: ViewDataBinding, data: SuggestCard) {
    b.takeIf { it is HomeItemCategorySubSquareBinding }
        ?.let { it as HomeItemCategorySubSquareBinding }
        ?.let {
            (repo.repoId == data.plid).let { isSelected ->
                it.ivCardPlay.background = AppCompatResources.getDrawable(
                    context,
                    if (isSelected) R.drawable.home_ic_card_playing
                    else R.drawable.home_selector_card_play,
                )
            }
        }
}
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第一眼看到这段代码，还是需要稍微认真的看一下，才知道这段代码究竟要干嘛，但是知道了究竟要干嘛之后，就会感觉这段代码写的不好，显啰嗦。好像一个小孩，学会了一个新技能，然后遇到不管什么事情，都想要用这个新技能来解决所有的问题。

Kotlin其实提供了很多很好用的工具，但是这些工具需要工程师来进行合理的选择和组合。当然前提是能够，对这些工具足够熟悉。有些时候，其实用最朴素的方式写的代码，才最简洁有效。重写一下上面的代码如下：

override fun onUpdateView(b: ViewDataBinding, data: SuggestCard) {
    if (b is HomeItemCategorySubSquareBinding) {
        val resourceId = if (repo.repoId == data.plid) R.drawable.home_ic_card_playing else R.drawable.home_selector_card_play
        b.ivCardPlay.background = AppCompatResources.getDrawable(context, resourceId)
    }
}
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这个代码写的一目了然，代码量也少了，也提升了代码的维护性。

2. 安全调用运算符

Kotlin的?.的是个好东西，把之前Java代码的判空操作的模板代码给消灭掉了，代码更简洁。

?.后面做了什么事情，如果去看下编译之后的Java字节码，就会知道，其实?.还是会被编译成之前工程师手动写的判空代码。这个是Kotlin的设计原则，消灭所有的模板代码。让工程师只写最重要的逻辑代码，也使代码最大程度的简洁化。但是，这仅仅是Kotlin语言设计者的美好愿望，在看到下面的代码之后。

fun parseParams(intent: Intent?) {
    val p1 = intent?.data?.getQueryParameter("key1")
    val p2 = intent?.data?.getQueryParameter("key2")
    val p3 = intent?.data?.getQueryParameter("key3")
    val p4 = intent?.data?.getQueryParameter("key4")
}
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代码看起来，也挺简洁的啊，但是这简洁的背后，是intent和intent的data被重复判空了4次。知道一个工具的使用，最好要了解一下这个工具到底是怎么工作呢。

终极的目标，可以让代码先在工程师的脑子里先进行编译，看到编译后的代码，然后再在脑子里运行一下。没问题了，再在机器上执行编译和运行。我看到这个代码的时候，立即就能看到被编译成Java字节码的样子，原本美感的代码就被破坏了。

3. 可空类型和不可空类型

这是Kotlin比Java更先进的一个点，在Java 8中，Java使用Optional的类来想达到Kotlin想要做的事情，但是Kotlin的方案更方便，也更直接。

val str1: String
val str2: String?
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一个变量，根据设计者的设计，可以拥有不同的类型。在Java中的String类型的变量，可以是一个正常的字符串，也可以为null，但是这两个值是截然不同的。工程师需要自己来做检查，才可知道到底存储的什么值。换句话说，在Java中，你没法设计一个变量，让这个变量只存储具体的值，不能存储null。

Kotlin的可空类型解决了Java存成的问题。在这个可空类型的逻辑中，可空类型并不是非空类型的封装，string和string？是两个不同的类型。前者使用的情况是，代表一个变量，这个变量一定是具有值的，如果这个值为null，程序就不能继续往下走，而是应该抛出异常，告知调用者，让调用者来处理这个异常情况。string？这个类型表示的是，这个变量为null是正常的，可以继续往下走。

好了，我们来看上一节最后说的问题。

fun newInstance(param: String?): ContentFragment {
    val fragment = ContentFragment()
    fragment.arguments = bundleOf(ARG_PARAM to param)
    return fragment
}
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这里的参数，param: String?的类型，是否有想过，这个类型是可空类型，还是不可空类型？不管选择什么类型，提前是这个类型选择之前，必定要根据实际情况来进行判断。也就是这个ContentFragment这个ARG_PARAM在设计的时候，到底是怎么定位的。从全部的代码来看，这个应该是一个必须的量，不能存在为空的可能。

我看到很多的代码，对于选择可空类型和非空类型，过于随意。

再举个例子，还记得在Fragment中获取Context的如何获取吗？

Context requireContext()
Context getContext()
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如果在Fragment onViewCreated获取Context，应该通过调用哪个函数获取？在这个情况下，应该使用第一个，因为在你的设想中，这个地方返回就不能为空，你也不用对这个Context做判空处理。如果确实因为某种原因，requireContext()返回的就是为null的，不做判空，程序不就崩了吗？如果真如所说，这种情况下，就应该让程序崩溃，因为程序状态已经不对了，是无法挽回的不对，这个时候越是努力挽回，就只能错的越多。另外，如果你往主线程的消息队列里面Post了一个任务，在这个任务中，你需要获取Context，你一定要选择第二个，因为在这个情况下，Context是可以为空的，为空不代表程序出错了。因为正常情况下，这个Context也可以为空，只是表示当前的Fragment已经detach了之前的Activity。Kotlin在这种情况下，强制你对可空变量进行处理。

4. 属性的Get方法

这也是一个常见的，容易滥用的地方。

val mColumnInterval: Int
    get() = resources.getDimensionPixelSize(R.dimen.xxx)
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好好的定义一个属性难道不好吗？非得使用get()，如果使用get()的话，每次使用到这个属性，都会执行这个方法，每次计算出来的都是同一个值，为什么不把这个好好的存储在变量中。以下是编译之后的代码：

public final int getMColumnInterval() {
   return this.getResources().getDimensionPixelSize(R.dimen.xxx);
}
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这个是典型的滥用。不仅是Get方法，还有lazy by的机制，也是常常会用到并不合适的地方。

滥用问题总结

Kotlin的各种语法糖也甜也不甜。花里胡哨的语法，掩盖了这些语法后面实际的处理过程。我们需要理解这些语法背后做的事情，根据我们实际要解决的问题，合理选择，有时候，像无锋重剑一样，大巧不工。

问题总结

其实还有很多其他的问题，比如在RecycleView的onBindView函数里面会创建对象，这样在滑动过程中就会有大量短生命周期的对象产生，严重的还会有内存抖动的情况。不同代码分支可以合并的问题，还有同一个代码分支里面，重复计算问题。对一些常见的编程问题，没有使用高效的方案等。因为这些都是一些小问题，小问题都有通性，现在总结了一点供大家参考。

如果要写出好的代码，我一直提倡代码需要先在脑子里先进行编译，再在脑子里运行一下，之后才是在机器上面编译和运行。