如何在以下代碼中減少 memory 的使用？

Question

import java.util.List; 
class Solution {
    public List<Boolean> kidsWithCandies(int[] candies, int extraCandies) {
        List<Boolean> result = new ArrayList<>();
        int highest = 1;
        for(int i = 0 ; i < candies.length ; i++){
            if(candies[i] > highest)
                highest = candies[i];
        }
        for(int i = 0 ; i < candies.length ; i++){
            result.add((candies[i] + extraCandies) >= highest); 
        }
        
        return result;
    }
}

我必須嘗試解決糖果最高的孩子的問題。 上面的代碼顯示了 memory 的使用量為 38.9 MB。 我怎樣才能進一步減少它。 請幫助我了解這個過程是如何工作的。

Answer 1

你的代碼已經足夠緊湊了。 你只能做兩件事：

1. 使用位集
2. 使用 Array 代替 List，因為您知道數組的大小。

解釋：

1. boolean與BitSet

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boolean

為了存儲和操作 arrays 位，有人可能會爭辯說我們應該使用boolean[]作為我們的數據結構。 乍一看，這似乎是一個合理的建議。

為了使事情更具體，讓我們看看具有 1024 個元素的 boolean[] 消耗了多少空間：

boolean[] bits = new boolean[1024];
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(bits).toPrintable());

理想情況下，我們期望該陣列具有 1024 位 memory 占用空間。 然而，Java Object 布局 (JOL) 揭示了一個完全不同的現實：

[Z object internals:
 OFFSET  SIZE      TYPE DESCRIPTION            VALUE
      0     4           (object header)        01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)
      4     4           (object header)        00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
      8     4           (object header)        7b 12 07 00 (01111011 00010010 00000111 00000000) (463483)
     12     4           (object header)        00 04 00 00 (00000000 00000100 00000000 00000000) (1024)
     16  1024   boolean [Z.                    N/A
Instance size: 1040 bytes

如果我們忽略 object header 的開銷，則數組元素消耗 1024 字節，而不是預期的 1024 位。 這比我們預期的多 700% memory。

BitSet讓我們將一個 1024 位的 BitSet 實例的 memory 占用空間與我們之前看到的 boolean[] 進行比較：

BitSet bitSet = new BitSet(1024);

System.out.println(GraphLayout.parseInstance(bitSet).toPrintable());

這將打印 BitSet 實例的淺大小及其內部數組的大小：

java.util.BitSet@75412c2fd object externals:
          ADDRESS       SIZE TYPE             PATH         VALUE
        70f97d208         24 java.util.BitSet              (object)
        70f97d220        144 [J               .words       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

如上所示，它在內部使用具有 16 個元素（16 * 64 位 = 1024 位）的 long[]。 無論如何，這個實例總共使用了 168 個字節，而 boolean[] 使用了 1024 個字節。

更多詳情請點擊這里。

2. ArrayList與Array

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數組 memory 在創建時分配。 當我們初始化一個數組時，它會根據數組的大小和類型分配memory。 它使用引用類型的 null 值和原始類型的默認值初始化所有元素。

ArrayList 隨着 memory 分配的增長而更改。 當我們在初始化 ArrayList 時指定容量時，它會分配enough memory來存儲達到該容量的對象。 邏輯大小保持為 0。當需要擴展容量時，會創建一個新的更大的數組，並將值復制到其中。

因此，ArrayList(List) 比簡單的 Arrays 需要更多的 memory 消耗。

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修改后的內存優化版本：

public BitSet kidsWithCandies(int[] candies, int extraCandies) {
    BitSet bitSet = new BitSet(candies.length);
    int highest = Integer.MIN_VALUE;
  
    for(int i = 0 ; i < candies.length ; i++){
        if(candies[i] > highest)
            highest = candies[i];
    }
    
    for(int i = 0 ; i < candies.length ; i++){
        bitSet.set(i,(candies[i] + extraCandies) >= highest );
    }
    
    return bitSet;
}