Java性能/内存消耗:类与数组

Question

出于兴趣:最近，我在我的一个Java项目中遇到了这样一种情况:我可以将一些数据存储在一个二维数组中，或者为其创建一个专用的类，我将其实例放入一个一维数组中。因此，我想知道在这个主题的性能(运行时、内存消耗)方面是否存在一些规范的设计建议？

不考虑设计模式(非常简化的情况)，假设我可以存储数据，例如

class MyContainer {
  public double a;
  public double b;
  ...
}

然后

MyContainer[] myArray = new MyContainer[10000];
for(int i = myArray.length; (--i) >= 0;) {
  myArray[i] = new MyContainer();
}
...

对比

double[][] myData = new double[10000][2];  
...

我认为基于数组的方法应该更紧凑(内存)和更快(访问)。但是，也许不是，数组也是对象，数组访问需要检查索引，而对象成员访问不需要。(？)对象数组的分配可能会(？)需要花费更长的时间，因为我需要迭代地创建实例，而且由于额外的类，我的代码会更大。

因此，我想知道在访问速度和内存消耗方面，普通JVM的设计是否为一种方法提供了优势？

非常感谢。

Answer 1

再说一遍，也许不是，数组也是对象

没错。所以我认为这种方法不会给你买任何东西。

如果你想沿着这条路走下去，你可以把它夷为平地，变成一个一维数组(每个“对象”都有两个插槽)。这将使您可以立即访问所有对象中的所有字段，而不必遵循指针，整个过程只是一个大内存分配:由于组件类型是原始的，就内存分配而言，只有一个对象(容器数组本身)。

这是people 希望在Java中具有结构和值类型的动机之一，类似的考虑因素推动了专门的高性能数据结构库的开发(该库摆脱了不必要的对象包装)。

不过，我不会担心这个问题，除非你真的有一个庞大的数据结构。只有这样，面向对象方式的开销才会变得重要。

Answer 2

我认为基于数组的方法应该更紧凑(内存)和更快(访问)。

您可以很容易地通过使用Java Management接口来确认这一点：

com.sun.management.ThreadMXBean b = (com.sun.management.ThreadMXBean) ManagementFactory.getThreadMXBean();
long selfId = Thread.currentThread().getId();
long memoryBefore = b.getThreadAllocatedBytes(selfId);

// <-- Put measured code here

long memoryAfter = b.getThreadAllocatedBytes(selfId);
System.out.println(memoryAfter - memoryBefore);

在度量的代码中，放置new double[0]和new Object()，您将看到这些分配将需要完全相同的内存量。

JVM/JIT可能以一种特殊的方式对待数组，这可以使它们以某种方式更快地访问。

JIT做一些数组操作的矢量化(如果是for-循环)。但更多的是算术运算的速度，而不是访问的速度。除此之外，我什么都想不起来。

Answer 3

我在这种情况下看到的典型建议是，过早的优化是万恶之源。这意味着您应该坚持最容易编写/维护/通过代码质量管理的代码，如果您有可衡量的性能问题，则考虑优化。

在您的示例中，内存消耗类似，因为在对象情况下，每个引用有10,000个引用加上两个双引用，而在2D数组中，对包含两个双倍的小数组有10,000个引用(第一个维度)。所以两者都是一个基参考加上10,000个参考加上20,000倍。

更有效的表示形式是两个数组，其中有两个基本引用加上20,000双。

double[] a = new double[10000];
double[] b = new double[10000];