Question

我现在读到.NET中的集合。众所周知，使用泛型集合优于非泛型有一些优点：它们是类型安全的，没有强制转换，没有装箱/拆箱。这就是通用集合具有性能优势的原因。

如果我们认为非泛型集合将每个成员存储为object，那么我们可以认为泛型也具有内存优势。但是，我没有找到任何有关内存使用差异的信息。

有人可以澄清这一点吗？

Answer 1

如果我们认为非泛型集合将每个成员存储为对象，那么我们可以认为泛型也具有内存优势。但是，我没有找到任何有关内存使用差异的信息。任何人都可以澄清这一点吗？

不确定。让我们考虑一个ArrayList，其中包含int s与List<int>。假设每个列表中有1000 int个。

在两者中，集合类型是数组周围的薄包装 - 因此名称为ArrayList。在ArrayList的情况下，基础object[]包含至少1000个盒装整数。对于List<int>，我们的基础int[]至少包含1000 int个。

为什么我说＆＃34;至少＆＃34;？因为两者都使用双倍完整策略。如果在创建集合时设置集合的容量，则会为该集合分配足够的空间。如果你没有，那么该集合必须猜测，如果它猜错了你需要更多的容量，那么它的容量就会增加一倍。所以，最好的情况是，我们的集合数组大小合适。最糟糕的情况是，它们可能是它们需要的两倍;数组中可能有2000个对象或2000个整数的空间。

但为了简单起见，我们假设我们很幸运，每个人大约有1000人。

首先，只是阵列的内存负担是什么？ object[1000]在32位系统上占用4000个字节，在64位系统上占用8000个字节，仅用于指针大小的引用。无论int[1000]占用4000个字节。（阵列簿记也占用了一些额外的字节，但与边际成本相比，这些成本很小。）

因此，我们已经看到非通用解决方案可能仅消耗两倍于阵列的内存。那个数组的内容怎么样？

嗯，关于值类型的事情是它们存储在它们自己的变量中。除了用于存储1000个整数的4000个字节之外，没有额外的空间;他们被打包到阵列中。因此，通用案例的额外成本为零。

对于object[]情况，数组的每个成员都是一个引用，该引用引用一个对象;在这种情况下，一个盒装整数。什么是盒装整数的大小？

未装箱的值类型不需要存储有关其类型的任何信息，因为其类型由其所在的存储类型以及运行时已知的类型决定。盒装值类型需要在某处存储框中事物的类型，并占用空间。事实证明，32位.NET中对象的簿记开销是8字节，64位系统上是16。这只是开销;我们当然需要4个字节用于int。但等等，情况变得更糟：在64位系统上，盒子必须与8字节边界对齐，因此我们需要在64位系统上另外 4字节的填充。

全部添加：我们的int[]在64位和32位系统上大约需要4KB。我们的object[]包含1000个int在32位系统上大约需要16KB，在64位系统上需要32K。因此，对于非一般情况，int[]与object[]的内存效率要差4到8倍。

但等等，情况变得更糟。这只是大小。访问时间怎么样？

要从整数数组中访问整数，运行时必须：

验证数组是否有效
验证索引是否有效
从给定索引处的变量中获取值

要从盒装整数数组中访问整数，运行时必须：

验证数组是否有效
验证索引是否有效
从给定索引处的变量中获取引用
验证引用是否为空
验证引用是否为盒装整数
从框中提取整数

这需要更多步骤，因此需要更长的时间。

但等待它会变得更糟。

现代处理器在芯片本身使用缓存以避免返回主存。 1000个普通整数的数组很可能最终进入高速缓存，以便快速连续地对数组的第一个，第二个，第三个等成员的访问全部从同一个高速缓存行中提取;这是疯狂的。但是盒装整数可以遍布整个堆，这会增加缓存未命中率，这会进一步降低访问速度。

希望这足以澄清你对拳击惩罚的理解。

非盒装类型怎么样？数组字符串列表与List<string>？

之间是否存在显着差异？

这里的惩罚要小得多，因为object[]和string[]具有相似的性能特征和内存布局。在这种情况下，唯一的额外惩罚是（1）在运行时之前不捕获您的错误，（2）使代码更难以阅读和编辑，以及（3）运行时类型检查的轻微惩罚。

Answer 2

然后我们可以认为仿制药也具有记忆优势

这种假设是错误的，它只适用于价值类型。所以考虑一下：

new ArrayList { 1, 2, 3 };

这将隐含地将每个整数转换为object（称为装箱），以便将其存储到ArrayList中。这会导致您的内存开销，因为object肯定比简单的int大。

对于参考类型没有区别，因为不需要装箱。

使用这一个或另一个不应该被驱动，既不是性能问题也不是内存问题。但是你应该问问自己你想对结果做些什么。特别是如果您在编译时知道集合中存储的类型，则没有理由不通过使用正确的泛型类型参数将此信息放入编译过程中。

无论如何，你应该总是使用泛型集合而不是非泛型集合，因为提到的类型安全。

编辑：如果使用非泛型集合或通用版本，您的实际问题是毫无意义的：总是使用通用集合。但不是因为它的内存使用。见：

ArrayList a = new ArrayList { 1, 2, 3};

VS

List<object> a = new List<object> { 1, 2, 3 };

两个列表将占用相同数量的内存，虽然第二个列表是通用的。这是因为他们将整数分成object。所以这个问题的答案与记忆无关。

另一种说法是参考类型根本没有记忆差异：

ArrayList a = new ArrayList { myInstance, anotherInstance }

VS

List<MyClass> a = new List<MyClass> { myInstance, anotherInstance }

将产生相同的记忆结果。然而，第二个更容易维护，因为您可以直接使用实例而不需要转换它们。

Answer 3

让我们假设我们有这样的陈述：

int valueType = 1;

所以现在我们在堆栈上有一个值如下：

堆

i = 1

现在考虑我们现在这样做：

object boxingObject = valueType;

现在我们在内存中存储了两个值，堆栈中valueType的引用和堆中的value 1：

堆

boxingObject

堆

因此，在装箱值类型的情况下，将会有额外的内存使用情况，如Microsoft docs所述：

装箱值类型在堆上分配对象实例并将值复制到新对象中。

有关完整信息，请参阅此link。

.NET中Generic和非泛型集合之间的内存使用差异

3 个答案:

堆

堆

堆