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项目中遇到了一种情况，我可以在二维数组中存储一些数据，或为它创建一个专用类，我将它放入一维数组中。 所以我想知道在性能（运行时，内存消耗）方面是否存在关于该主题的规范设计建议？

不考虑设计模式（非常简化的情况），假设我可以存储数据

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

接着

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

与

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

我不知何故认为基于阵列的方法应该更紧凑（内存）和更快（访问）。 然后，也许它不是，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（？）需要更长时间，因为我需要迭代创建由于额外的类，实例和我的代码会更大。

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

非常感谢。

Answer 1

然后，也许不是，数组也是对象

那就对了。 所以我认为这种做法不会给你带来任何好处。

如果你想沿着这条路走下去，你可以把它变成一维数组（每个“对象”然后需要两个插槽）。 这将使您可以立即访问所有对象中的所有字段，而无需遵循指针，整个事情只是一个大的内存分配：因为您的组件类型是原始的，就内存分配而言，只有一个对象（容器数组本身）。

这是人们想要在Java中使用结构和值类型的动机之一，类似的考虑因素推动了专用高性能数据结构库的开发（摆脱了不必要的对象包装器）。

我不担心，直到你真的拥有庞大的数据结构。 只有这样，面向对象方式的开销才会重要。

Answer 2

我不知何故认为基于阵列的方法应该更紧凑（内存）和更快（访问）

它不会。 您可以使用Java Management界面轻松确认：

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);

在测量代码下放置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。

可能是JVM / JIT以特殊方式处理数组，这可能使它们以某种方式更快地访问。

如果for循环， JIT 会对数组操作进行一些矢量化 。 但它更多的是算术运算的速度而不是访问速度。 除此之外，想不出任何。

Answer 3

我在这种情况下看到的规范建议是，过早的优化是万恶之源。 接下来意味着您应该坚持使用最容易编写/维护/通过代码质量体系的代码，然后在您遇到可衡量的性能问题时查看优化。

在您的示例中，内存消耗是类似的，因为在对象的情况下，您有10,000个引用加上每个引用的两个双精度数，而在2D数组的情况下，您有10,000个引用（第一个维度）到包含两个双精度的小数组。 所以两者都是一个基础参考加上10,000个参考加上20,000个双打。

更有效的表示形式是两个数组，其中您有两个基本引用加上20,000个双精度数。

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